Come funziona un pannello solare, conviene?
Pannelli solari: installazione, tipologie e funzionamento.
I vantaggi e le applicazioni pratiche dei pannelli solari
Foto di Bishnu Sarangi da Pixabay
Categoria: Soluzioni | Domenica 2 Luglio 2023 - 17:28:55
I pannelli solari sono dispositivi che convertono l'energia solare in energia elettrica utilizzabile.
Cosa sono i pannelli solari
Come già accennato i pannelli solari sono particolari dispositivi che hanno la capacità di convertire l'energia proveniente dal nostro sole in energia elettrica, indispensabile orami per la vita di ognuno di noi.
I pannelli solari sono diventati sempre più popolari negli ultimi anni, sia per uso residenziale che commerciale, grazie alla loro capacità di produrre energia rinnovabile e pulita.
In questo articolo, verranno esaminati nel dettaglio i vari aspetti che contraddistinguono questa particolare categoria di apparecchiature.
In particolare verranno trattati gli aspetti fondamentali riguardanti il funzionamento dei pannelli solari, i diversi tipi di pannelli solari esistenti e disponibili in commercio, le modalità di installazione dei vari modelli di pannelli solari e infine come vengono utilizzati nelle applicazioni pratiche in ambito privato o commerciale.
Principi di base del pannello solare
I pannelli solari sono costituiti da celle solari, le unità di base che convertono la luce solare in energia elettrica.
Le celle solari sono realizzate in materiale semiconduttore, generalmente silicio e quando la luce solare colpisce il materiale semiconduttore, alcuni dei fotoni della luce vengono assorbiti dal materiale, creando una corrente elettrica.
Questo processo è conosciuto come "effetto fotovoltaico".
Le celle solari sono collegate tra loro in serie oppure in parallelo per formare un pannello solare, le connessioni in serie aumentano la tensione del pannello, mentre le connessioni in parallelo aumentano la corrente.
Una tipica cella solare produce circa 0,5 volt, quindi per ottenere una tensione utilizzabile, diverse celle devono essere collegate tra loro.
Tipi di pannelli solari
Esistomno in commercio tre tipi principali di pannelli solari sul mercato:
- pannelli solari monocristallini
- pannelli solari policristallini
- pannelli solari a film sottile
Ognuno di questi tipi ha vantaggi e svantaggi in termini di efficienza, costo e applicazioni.
Pannelli solari monocristallini
I pannelli solari monocristallini sono costituiti da celle solari fatte di silicio monocristallino, questo tipo di silicio è caratterizzato da una struttura cristallina altamente ordinata e uniforme, che permette un'efficienza più elevata nella conversione della luce solare in energia elettrica rispetto ad altri tipi di silicio.
I pannelli solari monocristallini sono generalmente i più efficienti tra i tre tipi principali, con efficienze che vanno dal 15% al 22%.
Questa tipologia di pannelli solari dispone anche di una durata più lunga e sono resistenti alle alte temperature.
Tuttavia, tendono ad essere i più costosi tra i diversi tipi di pannelli solari, il che può essere un fattore limitante per alcune applicazioni.
Pannelli solari policristallini
I pannelli solari policristallini sono costituiti da celle solari fatte di silicio policristallino.
A differenza dei pannelli solari monocristallini, questa tipologia di pannelli solari ha una forma di silicio caratterizzata da una struttura di tipo cristallino, la quale è meno ordinata e più irregolare.
Come conseguenza, i pannelli solari policristallini hanno generalmente un'efficienza leggermente inferiore rispetto ai pannelli monocristallini, con valori compresi tra il 13% e il 18%.
Anche per quanto riguarda il lato economico i pannelli solari policristallini tendono ad essere meno costosi rispetto ai pannelli monocristallini e possono essere una scelta migliore per alcune applicazioni, in particolare quando lo spazio non è un problema e il costo è una considerazione importante.
Pannelli solari a film sottile
I pannelli solari a film sottile sono costituiti da sottili strati di materiale semiconduttore depositati su un substrato, come il vetro o il plastico.
A differenza dei pannelli solari monocristallini e policristallini, che utilizzano il silicio come materiale semiconduttore, i pannelli solari a film sottile possono essere realizzati con una varietà di materiali, tra cui il tellururo di cadmio (CdTe), il diselenide di rame-indio-gallio (CIGS) e il silicio amorfo.
I pannelli solari a film sottile sono generalmente meno efficienti rispetto ai pannelli monocristallini e policristallini, con efficienze che oscillano dall'8% al 12%.
Questa tipologia ha tuttavia alcuni vantaggi rispetto agli altri tipi di pannelli solari, come il loro peso e la loro flessibilità.
Questa ultima proprietà li rende adatti a una varietà di applicazioni, come l'integrazione in materiali da costruzione o l'utilizzo in sistemi di energia portatili.
Inoltre, i pannelli solari a film sottile tendono ad avere una migliore performance in condizioni di luce diffusa o bassa, il che li rende una scelta interessante in alcune situazioni.
Installazione e componenti del sistema solare
Un sistema solare fotovoltaico tipico è costituito da diversi componenti principali, tra cui pannelli solari, inverter, sistemi di montaggio e componenti di protezione elettrica.
Pannelli solari
I pannelli solari, come detto in precedenza, sono il cuore del sistema solare, responsabili della conversione della luce solare in energia elettrica.
Quando si sceglie un pannello solare, è importante considerare l'efficienza, il costo e le dimensioni del pannello, nonché le condizioni ambientali e le esigenze energetiche specifiche dell'applicazione.
Inverter
L'inverter è un componente fondamentale del sistema solare, responsabile della conversione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari da corrente continua (CC) a corrente alternata (CA), che è la forma di energia utilizzata dalla maggior parte delle apparecchiature elettriche e dalla rete elettrica.
Esistono diversi tipi di inverter, tra cui inverter centralizzati, inverter stringa e micro-inverter.
La scelta dell'inverter più adatto dipende da vari fattori, tra cui le dimensioni del sistema solare, le condizioni ambientali e le esigenze di integrazione con la rete elettrica.
Sistemi di montaggio
I sistemi di montaggio sono utilizzati per fissare i pannelli solari al tetto, al suolo o ad altre strutture.
Questi sistemi di montaggio variano a seconda del tipo di applicazione e delle esigenze specifiche del progetto.
Ad esempio, i sistemi di montaggio per tetto possono essere progettati per adattarsi a diversi tipi di tetti e materiali da costruzione, mentre i sistemi di montaggio a terra possono includere supporti fissi o sistemi di inseguimento solare che permettono ai pannelli di seguire il movimento del sole durante il giorno, aumentando così l'energia prodotta.
Componenti di protezione elettrica
I componenti di protezione elettrica, come interruttori, fusibili e dispositivi di protezione contro le sovratensioni, sono utilizzati per proteggere il sistema solare e gli impianti elettrici a cui è collegato da danni dovuti a corto circuito, sovraccarico e altre condizioni pericolose.
Questa serie di componenti è essenziale per garantire la sicurezza e la durata del sistema solare oltre ad un corretto e stabile funzionamento.
Applicazioni pratiche dei pannelli solari
I pannelli solari possono essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, sia residenziali che commerciali.
Alcune delle applicazioni più comuni includono:
- Sistemi solari per abitazioni:
i pannelli solari possono essere installati sui tetti delle case per produrre energia elettrica utilizzabile direttamente o per alimentare la rete elettrica, riducendo così i costi energetici e l'impatto ambientale. - Sistemi solari commerciali:
i pannelli solari possono essere utilizzati anche in contesti commerciali, come negozi, uffici e fabbriche, per ridurre i costi energetici e promuovere la sostenibilità ambientale. - Sistemi solari per l'irrigazione:
i pannelli solari possono essere utilizzati per alimentare pompe e altri dispositivi di irrigazione, fornendo una fonte di energia rinnovabile per l'agricoltura. - Sistemi solari per l'illuminazione stradale:
i pannelli solari possono essere utilizzati per alimentare sistemi di illuminazione stradale a basso consumo