Il funzionamento dell’ impianto fotovoltaico

Qual è il funzionamento di un impianto fotovoltaico? Cosa è l’effetto fotoelettrico? E quali sono i suoi vantaggi?

Per i non addetti al settore è interessante sapere qual è il funzionamento di un impianto fotovoltaico per comprendere quali sono i suoi vantaggi a livello famigliare, industriale, ed anche nazionale.

Innanzitutto: ecco le componenti di funzionamento dell’impianto fotovoltaico.

un impianto fotovoltaico è un sistema costituito da:

• un generatore, che è il gruppo di pannelli fotovoltaici collegati fra loro in serie e in parallelo
• una struttura di sostegno per installare i moduli su terreno o su edifici
• un sistema di controllo e condizionamento della potenza elettrica generata dai pannelli fotovoltaici
• eventuale sistema di accumulo di elettricità
• quadri elettrici
• cablaggi (cavi)

Un impianto fotovoltaico converte in maniera istantanea e diretta l’energia solare in energia elettrica. Il punto di forza di questa conversione è che avviene senza nessuna combustione, avviene quindi senza emissione alcuna di Co2 in atmosfera.

La tecnologia che produce elettricità per mezzo del sole sfrutta l’effetto fotovoltaico, per mezzo del quale alcuni semiconduttori (silicio di grado solare, ma non solo) adeguatamente “drogati” producono potenza elettrica se colpiti dai raggi del sole.

Un pannello fotovoltaico funziona attraverso l’operatività di diverse celle fotovoltaiche. Sono queste i “mattoni primari” che innescano l’effetto fotovoltaico, la reazione fisica in grado di produrre energia attraverso il sole.

La cella fotovoltaica è assemblata a “sandwitch” : uno strato a polarità positiva ed un strato a polarità negativa, i raggi del sole hanno l’effetto di spostare gli elettroni dallo strato superiore allo strato inferiore generando elettricità.

La tecnologia fotovoltaica, allo stesso tempo semplice e complessa, ha diversi vantaggi che la porteranno ad essere, insieme alle altre rinnovabili, la tecnologia energetica del futuro.

I principali vantaggi di un impianto fotovoltaico sono:

• azzeramento delle dispersioni dovute al trasporto: la generazione elettrica degli impianti viene distribuita direttamente nei luoghi del consumo riducendo le dispersioni e le inefficienze;
• azzeramento delle emissioni inquinanti
• azzeramento del consumo dei combustibili fossili (ed ovviamente delle spese connesse alla loro importazione/produzione)
• assenza di parti meccaniche in movimento. La “staticità” del sistema ne prolunga l’affidabilità e la durata (superiore ai 25 anni)
• bassi costi di esercizio e manutenzione
• scalabilità del sistema: il passaggio da un impianto da 3 kw ad uno da 30 non richiede particolari adattamenti strutturali, se non l’aggiunta di inverter e pannelli fotovoltaici
• adattabilità alle reali esigenze di consumo dell’utente

Il sistema non ha solo vantaggi.
Tra i limiti del funzionamento di un impianto fotovoltaico vi è la discontinuità della produzione di elettricità. Di sera, infatti, come di notte, la produzione di energia cessa. Diminuisce anche in caso di ombreggiamenti e rannuvolamenti passeggeri. D’estate, inoltre, grazie al maggior tempo d’insolazione giornaliera, la produzione totale è molto maggiore della produzione invernale. D’altro canto anche la temperatura influisce sul rendimento di un impianto fotovoltaico: all’aumentare della temperatura, infatti, si avrà un proporzionale calo di rendimento dei moduli.

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Un altro limite, già molto ridotto rispetto a solo qualche anno fa, è quello dei costi: 5-6 anni fa un impianto costava non  meno di 7mila euro per kw. Oggi siamo a meno di 3mila euro al kw “chiavi in mano”.

Il costo è il fattore che maggiormente determina il tempo di rientro dall’investimento fotovoltaico.

Quanto costa oggi installare il fotovoltaico? Leggi qui per approfondire.

Da cosa dipende il rendimento di un impianto fotovoltaico?

La produzione elettrica annua derivante dal funzionamento dell’impianto fotovoltaico dipende da vari fattori. I principali sono:

• il luogo di installazione: nel nord italia la produzione è di 1.100 kwh/kw anno. Nel sud Italia arriva a 1.500 kwh/kw/anno
• inclinazione ed orientamento dei pannelli fotovoltaici. Una stringa (una “fila”) di moduli fotovoltaici orientata a sud e inclinata di 30 gradi rispetto a terra avrà il rendimento ottimale in Italia
• la presenza di ombreggiamento: un’ombra su un singolo modulo compromette il rendimento dell’intero sistema (a meno che non si utilizzino più micro-inverter). Il calcolo delle ombre è infatti un’operazione fondamentale
• la qualità dei moduli. Le prestazioni tecniche dei materiali (in particolare pannelli fv ed inverter) possono influenzare in maniera considerevole il rendimento dell’impianto