Che cos’è il fotovoltaico?

L’energia prodotta dal Sole è stata sempre di vitale importanza per la vita sulla Terra e la sopravvivenza dell’uomo. Si tratta di una fonte energetica inesauribile, che se sfruttata in modo adeguato è in grado di soddisfare i nostri bisogni. Il meccanismo su cui si fonda un impianto fotovoltaico ha proprio tale scopo: utilizzare l’energia generata dai raggi solari per creare corrente elettrica.

 

Per fare ciò, gli impianti fotovoltaici si avvalgono di una tecnologia “pulita” e non inquinante, caratteristica che negli ultimi anni ha contribuito a renderli oggetto di incentivi e agevolazioni fiscali previsti dalla legge (tra cui detrazioni sui costi di acquisto), rendendo estremamente conveniente la loro installazione.

 

Dal punto di vista ambientale, installare un impianto fotovoltaico consente infatti di ridurre le immissioni di anidride carbonica nell’atmosfera e di diminuire in maniera drastica i costi sulla nostra bolletta. Ma come funziona questo tipo di impianto?

L’effetto fotovoltaico

Il principio fisico su cui si basa questa particolare tecnologia è comunemente definito “effetto fotovoltaico” e si avvale delle caratteristiche specifiche di materiali conduttori come il silicio, con cui sono costituite le cosiddette “celle” fotovoltaiche, esposte al sole.

 

Tali celle, che hanno generalmente forma quadrata e una superficie 100 cm2, sono dunque in grado di “catturare” l’energia solare, e una volta assemblate formano i cosiddetti “moduli” (o “pannelli”), di cui sono composti gli impianti fotovoltaici. Maggiore è il numero delle celle, maggiore è la quantità di energia prodotta nel tempo.

 

Nel momento in cui le radiazioni solari “colpiscono” i pannelli, cedono energia agli elettroni e generano tensione elettrica, da cui deriva corrente a tensione continua (CC). In ultimo, grazie a un dispositivo elettronico chiamato “inverter”, la corrente continua generata dai moduli viene trasformata in corrente alternata (CA), idonea cioè a essere trasportata all’interno della nostra rete elettrica casalinga.

Tipi di impianti fotovoltaici

Esistono due principali categorie di impianti fotovoltaici, differenziati sulla base della loro collocazione rispetto alla rete elettrica:

  • Gli impianti connessi in rete (on grid o grid-connected), risultano allacciati a una rete elettrica nazionale di distribuzione;
  • Gli impianti a isola (stand alone o off grid) sono invece sganciati dalla rete e si avvalgono di un sistema di batterie che li rende autonomi.

I sistemi on grid sono generalmente più adatti nel caso l’impianto non sia da solo capace di soddisfare al 100% i consumi energetici domestici e si avvalgono di un meccanismo definito “scambio sul posto”. In breve, quando l’impianto produce energia in eccesso la cede alla rete elettrica nazionale, mentre quando non arriva a produrre abbastanza energia, la preleva dalla stessa.

 

Al contrario, gli impianti off grid sono maggiormente indicati per i casi in cui l’allaccio alla rete nazionale risulti più difficoltoso o eccessivamente oneroso (per esempio rispetto a immobili situati in luoghi distanti dalla città).

Tipologie celle, quale scegliere?

  • Le celle in monocristallino, caratterizzate da un colore omogeneo e costruite tagliando un unico cristallo di silicio;
  • Le celle in policristallino, di colore bluastro con riflessi argentati, ottenute da un insieme di numerosi cristalli di silicio, che vengono rifusi per raggiungere una composizione compatta;
  • Le celle amorfe (o “a film sottile”), di colore scuro e diverse conformazioni (non solo quadrate) formate deponendo strati di silicio su una piastra di vetro.

La scelta della tipologia di pannello fotovoltaico può variare a seconda di numerosi fattori, che vanno dal prezzo al rendimento. Ognuno di essi è progettato infatti per soddisfare diverse esigenze.
Il rendimento dei pannelli in monocristallino è più alto (dal 15 al 17%), ma il loro prezzo è maggiore rispetto a quelli in policristallino, che per contro hanno un rendimento leggermente minore (10-12%).

 

I pannelli amorfi, invece, pur avendo un rendimento ancora più basso dei monocristallini e dei policristallini (4-8%), hanno il vantaggio di essere più economici e soprattutto maggiormente flessibili, potendo adattarsi a superfici non direttamente esposte al sole e potendo operare in condizioni atmosferiche non ottimali, per esempio nel caso di cielo coperto.

Inverter

Nel funzionamento di un impianto fotovoltaico, il passaggio tramite il quale la corrente continua generata dai moduli viene trasformata in corrente alternata (CA), fruibile cioè per le nostre utenze quotidiane, si deve alla presenza di un dispositivo elettronico chiamato “inverter”.

 

Esistono diversi tipi di inverter, che si differenziano anzitutto in base alla potenza, che deve essere proporzionata alla grandezza dell’impianto al quale afferiscono. Generalmente, se riferiti a impianti residenziali (più piccoli), ritroviamo inverter di 3-5 kW, mentre per gli impianti commerciali essi possono superare i 20 kW.

 

Parimenti, gli inverter si differenziano in base al tipo di contatore, che può essere monofase (con un solo circuito elettrico) o trifase (con tre circuiti elettrici). Il primo, più semplice, ha una minore tensione ed è usato specialmente per piccoli impianti, mentre il secondo ha una tensione maggiore, è obbligatorio per impianti superiori a 5 kW ed è maggiormente adatto a impianti medio grandi.

 

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