Quale è il principio su cui si basa il funzionamento degli impianti fotovoltaici?
Esso risiede nella capacità di alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati (il silicio ad esempio) di produrre energia elettrica continua se investiti dalla radiazione solare. Tutto ciò in assenza di parti meccaniche in movimento e senza limpiego di alcun combustibile. Il componente base di un generatore fotovoltaico è la cella fotovoltaica che, in condizioni standard (irraggiamento di 1000 W/m2 e temperatura di 25°C) è in grado di produrre circa 1/1,5 Watt di potenza. La potenza in uscita da un generatore fotovoltaico che lavora in condizioni standard è indicata come potenza di picco (Wp) ed è un valore usato come riferimento per poter identificare e confrontare diversi tipi di impianto. La potenza effettiva prodotta è però minore in quanto, in condizioni operative di esercizio, le celle si trovano spesso ad operare con temperature maggiori e radiazioni inferiori.
Molte celle (tipicamente 36) assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico, che ha una superficie di circa mezzo metro quadrato ed eroga, in condizioni ottimali tra 40 e 50 W. Più moduli elettricamente collegati in serie tra loro costituiscono una stringa e più stringhe in parallelo compongono il generatore fotovoltaico. Il numero di moduli ed il numero di stringhe di ogni impianto dipendono dalle caratteristiche elettriche richieste dallutenza in termini di tensione e potenza. A completare il generatore fotovoltaico concorre poi un insieme di dispositivi meccanici, elettrici ed elettronici (indicato spesso con la sigla BOS- balance of system) che consiste essenzialmente nei cavi elettrici,nei quadri di campo ed interfaccia, nei dispositivi di sicurezza e protezione e nellinverter, lapparecchio che trasforma la corrente elettrica continua prodotta dai pannelli in corrente alternata, tipicamente usata dalle varie utenze domestiche e non.
Esistono essenzialmente due famiglie di impianti fotovoltaici: quelli collegati alla rete elettrica (grid connected) che producono energia per autoconsumo o da vendere alla rete, e gli impianti per utenze isolate (stand alone) che sono tipicamente impiegati per lalimentazione di apparecchiature per le telecomunicazioni, per abitazioni o gruppi di abitazioni isolate, per impianti di pompaggio ecc.
Il dimensionamento degli impianti fotovoltaici dipende essenzialmente dal tipo di impianto (grid connected o stand alone), dalle caratteristiche energetiche richieste dallutente, da quelle geografiche del sito in cui si prevede linstallazione (latitudine, longitudine, altitudine) e da quelle tipiche del punto di collocazione presso il singolo edificio (orientamento, inclinazione, diagramma delle ombre, tipologia dellambiente circostante, tipo di integrazione nella copertura ecc.).
I vantaggi principali degli impianti fotovoltaici risiedono nella loro flessibilità (essendo sistemi modulari adattabili ad edifici di nuova costruzione o già esistenti), nella semplicità di utilizzo, nelle ridotte esigenze di manutenzione (anche nelle zone soggette a nevicate), e nellimpatto ambientale estremamente ridotto.
A tuttoggi la durata degli impianti è stimata in 30 anni circa, ma si tratta di unipotesi a favore di sicurezza, in quanto esistono casi di impianti installati da molto più tempo e tuttora in esercizio.
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