Cos’è il fotovoltaico

CENNI STORICI

Fu Alexandre Bequerel nel 1839 ad osservare per primo l’effetto fotovoltaico.
Albert Einstein nel 1905 formulò la teoria dell’effetto fotoelettrico (che comprende anche l’effetto fotovoltaico) e per questo ottenne il Nobel per la fisica nel 1921.

La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954 negli Stati Uniti, ad opera dei laboratori Bell, dove fu realizzata la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino.

L’EFFETTO FOTOVOLTAICO

L’effetto fotovoltaico è una trasformazione fisica di una forma di energia (luce) in un’altra forma di energia (elettricità).

Forzando molto la descrizione del fenomeno fisico in senso stretto, diremo che, l’energia luminosa, composta da fotoni, colpendo un materiale semiconduttore ne sollecita gli elettroni che orbitano attorno al nucleo dei sui atomi, spostandoli e convogliandoli nei contatti inseriti nelle celle fotovoltaiche, creando così una corrente di elettroni (elettricità) e mettendola a disposizione di un carico elettrico eventualmente allacciato.

Una immagine ancora più grezza ma che, in sostanza, rende l’idea del fenomeno è nell’immaginare la luce solare come una pioggia dove invece delle gocce abbiamo i fotoni, i quali si trasformano in elettroni quando colpiscono un materiale semiconduttore come il silicio, vengono raccolti da dei condotti/contatti elettrici inseriti in questo particolare cristallo/spugna, mettendo così a disposizione una corrente di elettroni (elettricità)  ad un dispositivo elettrico (es. una lampadina).

Immagine di una classica cella fotovoltaica di silicio monocristallino, si notano i sottili “canali” che raccolgono gli elettroni “prodotti” dai fotoni della luce, convogliandoli ai due “canali” principali e generando così una corrente elettrica.

L’IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Un impianto fotovoltaico è il più semplice sistema utile a produrre energia elettrica.
È composto essenzialmente da 2 componenti:
1. Il modulo fotovoltaico (un insieme di celle fotovoltaiche) che esposto alla luce del sole produce corrente continua;
2. l’inverter, che trasforma la corrente continua in corrente alternata con le caratteristiche idonee per poter essere immessa in rete e/o utilizzata dai comuni dispositivi elettrici.

Classico modulo fotovoltaico composto da 60 celle di silicio policristallino, ha dimensioni di circa 1 x 1,7 metri  e una potenza che può variare da 200 a 240 Wp (1.000 Wp = 1 kWp).
Un modulo fotovoltaico simile può produrre da 200 a 350 kWh all’anno, dipende dalla potenza e  dalla latitudine, dall’inclinazione e dall’orientamento di installazione
Comune inverter per impianto fotovoltaico, si notano a sinistra i connentori dove vanno inseriti i collegamenti  ai moduli fotovoltaici e a destra  i connettori per il collegamento all’apparato di misura dell’energia prodotta (contatore).  Per un impianto domestico le misure sono di circa 60 x 40 x 20 cm

La potenza dell’impianto è data dalla somma dei moduli collegati tra loro.
Un insieme di moduli collegati tra loro e connessi all’inverter si chiama stringa, ad un inverter normalmente si possono collegare 1 o 2 stringhe di moduli.
Un tipico impianto domestico da 5 kW è composto da due stringhe di 12 moduli ciascuna e collegate ad un inverter.

IMPIANTO FOTOVOLTAICO  ALLACCIATO ALLA RETE ELETTRICA

Schema tipico di impianto fotovoltaico allacciato alla rete elettrica predisposto con contatori necessari a misurare i flussi di energia in entrata ed in uscita alla rete.

Il contatore di produzione conteggia tutta l’energia prodotta dall’impianto, il valore in kWh misurato da questo contatore viene moltiplicato per l’incentivo in Conto Energia accordato (ad es. 0,28 €)
Se, mentre l’impianto produce energia elettrica, ci sono dei dispositivi elettrici accesi, l’energia prodotta viene assorbita da questi dispositivi tramite il punto di prelievo (che è successivo al contatore di produzione), l’energia prodotta in eccesso, quindi non assorbita al punto di prelievo, passa attraverso il contatore di scambio che conteggia l’energia immessa in rete.
Il trasformatore normalmente non è presente negli impianti inferiori ai 20 kWp.