mercoledì 18 aprile 2012

Pannelli solari fotovoltaici

Pannello Solare Fotovoltaico
Il pannello fotovoltaico, chiamato anche modulo fotovoltaico è un particolare tipo di pannello solare che ha la capacità di generare corrente elettrica quando viene esposto alla luce del Sole.
Questa è anche la principale caratteristica che lo differenzia dal
pannello solare termico che serve invece per produrre acqua calda a scopo sanitario ( igiene personale o lavaggio delle stoviglie ) o per il riscaldamento.
Purtroppo la tecnologia attuale ci permette di convertire in energia elettrica solo il 6 / 15 % dell'energia solare che colpisce il pannello fotovoltaico, mentre i
pannelli solari termici riescono a convertire l'energia del Sole in acqua calda con rendimenti superiori all'80%.
L'altro difetto dei moduli fotovoltaici è il costo ancora molto elevato, probabilmente dovunto soprattutto all' ancora scarsa diffusione di questa tecnologia.
Cellule Fotovoltaiche
Tipi di pannelli fotovoltaici
I pannelli solari multi cristallino o monocristallino sono due tipi di moduli fotovoltaici composti da celle unite elettricamente sotto una lastra di vetro. Le celle fotovoltaiche che possono essere di forma quadrata o rettangolare sono inserite in una struttura di alluminio che le tiene insieme e le protegge. Generalmente i fotovoltaici monocristallini sono più usati in quanto hanno un rendimento doppio o triplo rispetto a quelli tradizionali in silicio amorfo, sono più stabili nel tempo ed hanno una durata di circa 20/25 anni) e riducono al minimo l’impatto visivo nell’inserimento sugli edifici. Vi sono però alcuni contro soprattutto nell’installazione di tali nuovi pannelli fotovoltaici, occorre, infatti, molto lavoro per il montaggio con conseguente aumento del costo di installazione dei pannelli fotovoltaici, ed hanno rendimento minore in presenza di clima inclemente. Anche se sono installati in prossimità di alberi o altri edifici che creano ombra, coprendo anche solo una parte del modulo, la resa globale si abbassa.
I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo possono essere forniti anche senza cornice di alluminio, opzione utile nel caso in cui si voglia fare una cornice esterna unica che inglobi tutti i pannelli, o semplicemente per risparmiare, visto che la presenza della cornice non pregiudica affatto sul rendimento o sull'isolamento elettrico del modulo stesso.
L'attacco dei vari moduli al tetto avviene grazie a dei profili in alluminio presenti in ogni caso sul retro dei moduli: difatto la cornice in alluminio è utile quasi solo per estetica e per migliorare la maneggevolezza dei vari moduli.
*Pannello amorfo *Pannello silicio monocristallino

PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO AMORFO:Il modulo fotovoltaico più economico, ma anche quello con il minor rendimento e, purtroppo, anche soggetto ad un degrado del rendimento nel tempo.
Questo tipo di pannello fotovoltaico si presenta come una lastra di vetro grigio/bluastra di colore uniforme, lo spessore è di pochi millimetri e, solitamente è dotato di una cornice in alluminio per conferire maggiore robustezza o maneggiabilità al modulo stesso.
In pratica un vetro trasparente speciale viene rivestito su di un lato, con vari passaggi, di silicio allo stato amorfo e di vari altri prodotti, al fine di creare un ottimo livello di impermeabilità e di isolamento elettrico.
Il lato trasparente è quello che si esporrà al Sole, mentre sullo strato opaco sono fissati dei profili di alluminio per il fissaggio al tetto. Dallo stesso lato partono i due fili che portano la corrente generata dal pannello solare all'impianto di trasformazione.
La tensione prodotta da ogni singolo modulo fotovoltaico è di circa 24 - 40 Volt e, una volta collegati in parallelo tra di loro, le varie correnti si sommano e vengono convogliate all'inverter, che è un apparecchio elettronico che trasforma la corrente continua generata dai pannelli, in corrente alternata a 220 Volt utilizzabile nell'impianto di casa o per l'immissione nella rete Enel per la compensazione.
Il rendimento di questi pannelli fotovoltaici va dal 6 al 10 % circa, ma, nei primi due mesi di vita, il rendimento diminuisce di circa il 20 %, per poi rimanere stabile, con un degrado delle prestazioni che deve essere garantito, e non deve superare il 20 % nei primi 20 anni di funzionamento.
In ogni caso la potenza di questi moduli la si calcola proprio considerando immediatamente la perdita iniziale del 20 %, quindi, durante i primi mesi di vita, la resa di un pannello venduto con potenza di 40 Watt, in realtà è di 48 Watt, fino a stabilizzarsi effettivamente sui 40 W dopo i primi mesi di funzionamento.

Da un punto di vista di 'costo energetico per la natura' il pannello fotovoltaico in silicio amorfo è il prodotto che si difende meglio, in quanto, necessitando di un quantitativo abbastanza basso di energia per essere prodotto, riesce a restituire in pochi anni l'energia che è stata usata per produrlo, e riesce a generarne fino a 10-12 volte di più, nell'arco della sua vita. Questo è un dato molto importante da un punto di vista prettamente 'ecologico', in quanto spesso si rischia di produrre e utilizzare dei prodotti che hanno consumato più energia per venire prodotti, di quanta ne riescano a restituire, e questo alla natura può anche non fare piacere....

Il rovescio della medaglia è che purtroppo, avendo un basso rendimento rispetto agli altri modelli di pannelli fotovoltaici, occorre installarne un numero abbastanza alto ( questo ovviamente NON pregiudica il discorso di costo energetico appena fatto ), ma comunque, disponendo di un tetto abbastanza ampio, il problema è risolto, e comunque si risparmia anche economicamente, visto che in pratica il costo per ogni Watt producibile con questa tecnologia è del 25-40 % inferiore rispetto alle altre tecnologie fotovoltaiche.
Un altro vantaggio molto importante dei moduli a silicio amorfo è legato al fatto che, durante le giornate nuvolose, ombreggiate, o nelle ore serali e mattutine, si ottengono dei rendimenti superiori anche dell'8-15% rispetto alle tecnologie mono e poli-cristalline, in quanto questa tecnologia riesce a sfruttare anche questi momenti particolari.
Se ne deduce quindi che i pannelli solari a silicio amorfo sono particolarmente indicati per le zone dove spesso c'è la presenza di nuvole o ostacoli fisici che generano ombre.

I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo da noi commercializzati sono essenzialmente di due tipi, differiscono solo per le tensioni in uscita: una più adatta per generare corrente elettrica da reimmettere nella rete Enel, e l'altra invece più adatta per costruire un impianto laddove l'Enel invece non arriva ( o non lo si vuole più utilizzare ), ad esempio per case di campagnia o ad uso saltuario.
In pratica i pannelli fotovoltaici per interscambio con l'Enel hanno tensioni in uscita elevate ( circa 42 Volt ), questo per diminuire le perdite di energia, in quanto tale perdita è inversamente proporzionale alla tensione, mentre è proporzionale alla corrente, quindi più alta è la tensione e più la corrente è bassa, per cui diminuisce anche la perdita energetica.
Mentre i pannelli fotovoltaici per impianti stand-alone ( utenze isolate o non connesse all'Enel ) lavorano a tensioni più basse ( circa 12 Volt ) perchè le batterie normalmente lavorano su tali tensioni.
Questi accorgimenti tecnici aumentano la resa generale di un impianto solare a moduli fotovoltaici in silicio amorfo, rispetto agli impianti solari a pannelli fotovoltaici monocristallini o multicristallini, ma occorre tenere presente che normalmente il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio amorfo diminuisce di circa l'1 % ogni anno, mentre il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio monocristallino o multicristallino rimane costante anche per 25 anni.

I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo possono essere forniti anche senza cornice di alluminio, opzione utile nel caso in cui si voglia fare una cornice esterna unica che inglobi tutti i pannelli, o semplicemente per risparmiare, visto che la presenza della cornice non pregiudica affatto sul rendimento o sull'isolamento elettrico del modulo stesso.
L'attacco dei vari moduli al tetto avviene grazie a dei profili in alluminio presenti in ogni caso sul retro dei moduli: difatto la cornice in alluminio è utile quasi solo per estetica e per migliorare la maneggevolezza dei vari moduli.
PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO MULTICRISTALLINO O MONOCRISTALLINO
:Queste due tipologie di moduli fotovoltaici appaiono esteticamente come tante celle quadrate, o rettangolari, affiancate sotto una lastra di vetro in una cornice di alluminio.
In pratica il modulo fotovoltaico è composto da circa 30-70 celle fotovoltaiche singole affiancate, elettricamente unite e fissate attraverso particolari materiali ad una o più lastre di vetro in una cornice normalmente in alluminio, al fine di dare al tutto una certa robustezza, maneggiabilità, ed ovviamente isolamento dagli agenti atmosferici.

Il rendimento globale di un pannello solare in silicio monocristallino è di circa il 13-17 %, mentre quello di un pannello solare in silicio multicristallino è di circa il 12-14 %.
Quindi, a parità di spazio, rispetto al modulo solare in silicio amorfo, si hanno dei rendimenti doppi, o quasi tripli, ma comunque il costo per ogni Watt producibile del mono-multicristallino rimane comunque superiore.
Oltre al fatto che, per produrre questi tipi di moduli fotovoltaici mono-multicristallini, viene spesa molta energia, e quindi ogni modulo impiega anche 3-6 anni ( contro i circa 2-3 anni del prodotto in silicio amorfo ) per restituire la sola energia che è stata impiegata per essere prodotto, mentre nell'arco della sua vita ne produrrà 4-8 volte di più, in particolare questo problema è il difetto maggiore del modulo monocristallino.

Un altro difetto abbastanza fastidioso di questa ultima tecnologia fotovoltaica, è legata ad un sostanziale diminuzione, od anche abbattimento del rendimento, in caso di ombre particolari che coprono anche una piccola porzione del modulo, o nel caso di nuvole, o ancora durante le ore serale o della mattina presto.

Fatto è che comunque questi due tipi di pannelli fotovoltaici rimangono ottimi prodotti di qualità e stabilità del rendimento, che appunto rimane costante e garantito nel tempo, anche per 25 anni e, producendo più energia a parità di spazio occupato ottimizzano lo spazio, magari non eccessivo della parte di tetto sfruttabile che è posta a Sud.
Installazione pannelli solari fotovoltaici
Installare un impianto fotovoltaico è una scelta che mira a salvaguardare l’ambiente, poiché l’energia solare è un’energia rinnovabile e non inquinante, ma è anche anche un investimento vantaggioso grazie agli incentivi ai pannelli solari, ai finanziamenti statali e ai notevoli risparmi che si possono ottenere in bolletta. Realizzare impianti fotovoltaici richiede un attento lavoro preventivo che stabilisca accuratamente come e dove installare per avere il maggior rendimento. Anzitutto un fotovoltaico installato sul tetto deve essere orientato con un’angolazione dai 20 ai 40 gradi e messo in condizione di completa esposizione al sole senza edifici o alberi che facciano ombra, e naturalmente deve essere esposto a sud. La dimensione del fotovoltaico da installare dipende dalla quantità di energia di cui si ha bisogno, il calcolo della dimensione viene fatto considerando che, in media, un impianto da 1kw di picco produce, in un anno, 1200 kwh ed occupa uno spazio di circa otto mq. Altra considerazione di cui bisogna tener conto è che tale produzione media è valida per impianti installati in paesi del nord, dove vi è un’insolazione minore, che aumenta considerevolmente scendendo verso il sud. Infine occorre tener presente che i pannelli solari producono maggiore energia in estate che in inverno, maggiore energia di giorno che di notte. Solo combinando tale moltitudine di fattori è possibile fare una scelta ponderata delle dimensioni e del tipo di impianto fotovoltaico da installare per ottenere il giusto rendimento di energia.
Come è noto i pannelli fotovoltaici ed i pannelli solari trasformano, grazie ad un dispositivo chiamato inverter, l’energia solare in energia elettrica per riscaldare, illuminare ambienti ed alimentare apparecchiature elettriche. L’energia solare è un’energia pulita e rinnovabile e consente, oltre che a diminuire l’inquinament , un notevole risparmio. Se è vero che i costi iniziali di un impianto solare sono notevoli, è anche vero che con gli incentivi oggi previsti dalla legge, il risparmio è notevole. Per installare correttamente un impianto solare fotovoltaico e massimizzarne l'efficienza nella produzione di energia occorre ben studiare la posizione e la forma della casa, posizionando i pannelli nella parte più soleggiata , lontano da eventuali ombreggiature dei palazzi circostanti. Generalmente i pannelli vanno posti sui tetti delle abitazioni inclinati di circa 20/30° e sorretti da ganci metallici. A volte non è possibile posizionarli sul tetto e possono essere posti sulla facciata della casa, in ogni caso vanno distanziati fra loro per evitare che si facciano ombra a vicenda. In conclusione il criterio guida principale nel posizionamento dei pannelli solari è l'evitare il più possibile zone e tempi d'ombra.
Vantaggi e svantaggi di un impianto fotovoltaico
E’ ormai acclarato che, a parte una spesa iniziale non irrisoria, i vantaggi economici derivanti dall’installazione di pannelli solari fotovoltaici sono notevoli nel lungo periodo, anche se legati ad una molteplicità di fattori. Ancora più rilevanti sono i vantaggi sociali che derivano dall’uso di un’energia pulita, quale quella solare. L’energia prodotta dagli impianti fotovoltaici necessita di una sola materia prima, il sole, ed il suo utilizzo riduce drasticamente la richiesta di energia proveniente dalle fonti tradizionali che utilizzano invece come materia prima i combustibili fossili, in via di esaurimento ed altamente dannosi per l’ambiente..L’energia solare è una energia pulita che non produce nessuna emissione di anidride carbonica nell’aria , è silenziosa e, soprattutto, rinnovabile. Molti sono gli stati che investono in incentivi a tali forme di energia pulita, perseguendo una politica energetica meno dipendente dal petrolio e dal gas, che come è noto non sono inesauribili e sono la fonte primaria del famigerato effetto serra.
Come funziona
I pannelli fotovoltaici, sempre più diffusi sui tetti delle case, pensiline e coperture dei parcheggi, ci forniscono energia elettrica sfruttando la grande potenza del sole. Sembra una magia il fatto che la luce solare possa diventare elettricità, ma non lo è: proviamo a capire insieme come funziona un pannello fotovoltaico. I pannelli fotovoltaici sono costituiti dall’assemblaggio di un certo numero di celle fotovoltaiche. Quando la luce del sole colpisce il pannello, avviene un’interazione tra i fotoni della luce solare e gli atomi del silicio semiconduttore di cui è costituito il pannello. In particolare, accade che i fotoni della radiazione solare, arrivando al pannello, fanno liberare gli elettroni dagli atomi del silicio. Elettroni che si muovono in una sola direzione, sono corrente elettrica. Quella così prodotta però, è corrente elettrica diretta. Per trasformarla nella corrente alternata, quella utilizzata nelle nostre case, occorre un trasformatore
I moduli fotovoltaici funzionano anche se è nuvoloso?
Un generatore fotovoltaico funziona solo in presenza di luce solare per cui la sua produzione di energia dipende anche dalle condizioni meteo-climatiche presenti nel sito alle diverse ore del giorno e dei mesi dell’anno.
La quantità di energia elettrica prodotta raggiunge il valore massimo alle cosiddette condizioni standard di laboratorio, con irraggiamento solare massimo, moduli perfettamente rivolti a sud e cielo completamente sereno.
In ogni caso, i moduli fotovoltaici hanno la capacità di produrre energia elettrica anche in condizioni di cielo parzialmente coperto o nuvoloso, sfruttando la radiazione solare diffusa, ovviamente con rendimenti minori.
In questo senso le indicazioni del bando per i Tetti fotovoltaici impongono l'uso di sistemi "connessi in rete" (grid connected) utilizzando la rete di distribuzione e approvvigionamento nazionale come un accumulatore di energia a capacità infinita, in modo da coprire continuativamente il fabbisogno energetico, anche nelle giornate in cui il rendimento del sistema è più basso o nelle ore notturne.

Dimensioni
Quanto spazio occupa un impianto fotovoltaico?
Le dimensioni di un sistema fotovoltaico dipendono dal tipo di pannello fotovoltaico usato e dalla potenza finale che si desidera ottenere. In media, un impianto con potenza nominale pari a 1 kWp (un chilowatt di picco) realizzato con moduli fotovoltaici in silicio monocristallino o policristallino occupa circa 8 metri quadrati sul tetto, mentre se si usano moduli in silicio amorfo, lo spazio occupato diventa di circa 20 metri quadrati.
Questi impianti producono in un anno circa 1.100-1300 kWh/anno nel Nord Italia, 1.100-1.500 kWh/anno nel Centro Italia e 1.300-1.800 kWh/anno nel Sud Italia.
Ogni kWh corrisponde a ciò che Enel chiama 'scatto', quindi per capire di quanti kWp deve essere il nostro impianto basta leggere dalle proprie bollette quanti scatti all'anno consumiamo!!
Per sapere quanto occupa un impianto da 3kWp basta moltiplicare tutto per 3....
Costi incentivati
L'Italia ha attualmente gli incentivi statali per il fotovoltaico più alti al mondo, decisamente superiori alla media europea: in Spagna, già dal 2008 lo Stato ha fortemente tagliato gli incentivi statali, causando una perdita nel mercato e numerosi licenziamenti, e anche in Germania è stata seguita la stessa linea. Gli incentivi statali italiani sono regolati dal famoso "Conto Energia", partito nel 2005 - in recepimento della direttiva europea sulle fonti rinnovabili - che, dopo l'evoluzione del 2007 decisamente migliorativa rispetto a quello in vigore sino ad allora, è giunto ormai alla sua terza edizione (Nuovo Conto Energia 2011-2013). Il Conto Energia è regolato da altrettanti decreti legge pubblicati sulla Gazzetta Ufficiale, che fissano le tariffe incentivanti che lo Stato eroga al gestore dell'impianto tramite il Gestore dei Servizi Energetici (GSE), società per azioni controllata dal Ministero delle Finanze. In pratica, lo Stato remunera la produzione di elettricità di un impianto fotovoltaico per 20 anni. Per ogni impianto di pannelli solari fotovoltaici di 3kw lo stato paga il 55% della spesa effettuata

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