MODULI FOTOVOLTAICI

Un sistema fotovoltaico è in grado di trasformare, direttamente ed istantaneamente, l'energia solare in energia elettrica senza quindi l'uso di alcun combustibile.
Esso sfrutta il cosiddetto “effetto fotovoltaico”, cioè la capacità che hanno alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati, “drogati”, di generare elettricità se esposti alla radiazione luminosa. Il materiale semiconduttore quasi universalmente impiegato oggi a tale scopo è il silicio.

Il componente base di un impianto FV è la cella fotovoltaica, che è in grado di produrre circa 1,5 Watt di potenza in condizioni standard, vale a dire quando essa si trova ad una temperatura di 25 °C ed è sottoposta ad una potenza della radiazione pari a 1000 W/m².
La potenza in uscita da un dispositivo FV quando esso lavora in condizioni standard prende il nome di potenza di picco (Wp) ed è un valore che viene usato come riferimento. L'output elettrico reale in esercizio è in realtà minore del valore di picco a causa delle temperature più elevate e dei valori più bassi della radiazione. Più celle assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico.

Composizione del sistema fotovoltaico

Il generatore fotovoltaico funziona solo in presenza di luce solare: l'alternanza giorno/notte, il ciclo delle stagioni, la variazione delle condizioni metereologiche fanno sì che la quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico non sia costante né al variare delle ore del giorno, né al variare dei mesi dell'anno. Ciò significa che, nel caso si voglia dare completa autonomia all'utenza, occorrerà collegare gli impianti:

alla rete elettrica di distribuzione nazionale (sistemi connessi alla rete: grid-connected);
oppure, utilizzare dei sistemi di accumulo dell'energia elettrica che la rendano disponibile nelle ore di soleggiamento insufficiente (sistemi isolati: stand-alone);

La cella

La cella fotovoltaica è il componente elementare del sistema ed è costituita da un sottile “wafer” (fetta) di materiale semiconduttore, quasi sempre silicio (l'elemento più diffuso in natura dopo l'ossigeno) di spessore pari a circa 0,3 mm, di forma rotonda o quadrata.

Il silicio che costituisce la fetta viene “drogato” mediante l'inserimento su una “faccia” di atomi di Boro (drogaggio p) e sull'altra faccia con piccole quantità di fosforo (drogaggio n).

Nella zona di contatto tra i due strati a diverso drogaggio si determina un campo elettrico; quando la cella è esposta alla luce, per effetto fotovoltaico, si generano delle cariche elettriche e, se le due facce della cella sono collegate ad un utilizzatore, si avrà un flusso di elettroni sotto forma di corrente elettrica continua.

Attualmente i tipi di silicio piu' utilizzati nella costruzione delle celle sono il monocristallino,il policristallino,a film sottile e l'amorfo.Tra i tipi elencati il meno costoso e' il policristallino,sono comunque allo studio nuovi materiali e nuove tecnologie per cercare di ridurre il costo delle celle.

cella monocristallina         cella policristallina          cella in silicio amorfo

Produttività di un impianto fotovoltaico

La quantità di energia producibile da un impianto fotovoltaico varia nel corso dell'anno e dipende da una serie di fattori come la latitudine e l'altitudine del sito, l'orientamento e l'inclinazione della superficie dei moduli, e le caratteristiche di assorbimento e riflessività del territorio circostante.

A titolo indicativo alle latitudini dell'Italia centro-meridionale un metro quadrato di moduli può produrre in media 0,3-0,4 kWh al giorno nel periodo invernale e 0,6-0,8 in quello estivo.

La tabella seguente dà un'indicazione di massima della “capacità produttiva” di un impianto fotovoltaico connesso alla rete. Vengono, inoltre, indicati per tre localizzazioni differenti, i kWh elettrici generati mediamente in un anno e immessi in rete, per ogni metro quadrato di moduli in silicio monocristallino e in silicio policristallino, e per un impianto di potenza nominale pari ad 1 kWp (si tenga conto del fatto che esso corrisponde a moduli di superficie complessiva pari a circa 7 m2 se in silicio monocristallino e 9 m2 se in silicio policristallino).

Incentivi

Il Ministero dell'Ambiente e dello Sviluppo Economico hanno finalmente varato in Italia un Conto Energia con incentivi immediatamente utilizzabili: appena inizi a creare energia il Gestore Servizi Elettrici (GSE) conta quanta ne produci e te la paga ad una tariffa pari a circa tre volte quello che normalmente si spende per comprarla dalla rete elettrica e si impegna ad acquistare tutta l’energia prodotta da impianti con pannelli solari.

Il sistema garantisce una rendita sicura della durata di 20 anni per chi installa e produce energia elettrica da pannelli solari, con incentivi elevati che permettono di trasformare la spesa iniziale in un vero e proprio investimento. E il guadagno continua anche per i successivi 20 anni.

L’investimento necessario all’acquisto di un impianto fotovoltaico, varia a seconda della dimensione dell’impianto. Es. un impianto di 1,5 Kw (che occupa circa 12 mq di superficie) costa attorno agli 11.000 euro. Questo impianto è normalmente sufficiente per una famiglia media (3/4 persone con casa di circa 100 mq).

La tariffa incentivante - che sarà concessa rimarrà costante per 20 anni - è esente da tasse per gli impianti fino a 20 kW

Esempio di costo e ritorno dell'investimento

Se vivi in Calabria, per capire quanta energia potrai produrre e quanto ti può convenire, facciamo un piccolo calcolo.

Moltiplichiamo quanto rende annualmente un impianto da 1 kWp nel sud Italia (1.450 Kwh) per la potenza dell'impianto che abbiamo scelto per la simulazione (1,5 kWp). Ottenendo così la produzione media annua di energia: 2.175 kWh.

A questo punto, supponendo la tipologia di installazione parzialmente integrato, si guardano i valori della possibile resa finanziaria e del risparmio di CO2:

Tipologie d'impianto

Impianti architettonicamente integrati:

Impianto parzialmente integrato

Impianto non integrato

Conclusioni

Possiamo dire in conclusione che il fotovoltaico oltre che essere una forma di produzione di energia rispettosa dell'ambiente puo' essere anche un ottimo investimento,almeno fino a quando saranno in essere gli incentivi,che indubbiamente non potranno durare per sempre.Il funzionamento dei pannelli fotovoltaici e' garantito dai costruttori per vent'anni a pieno regime,per calare poi pian piano negli anni sucessivi e'comunque prevista una durata di oltre trent'anni.

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