Energia dal sole
Introduzione
Tra le fonti di energia rinnovabile il sole ha un ruolo principe, anzi in realtà il sole può essere considerato in qualche modo l’origine di tutte le fonti di energia sia in maniera diretta (conversione fotovoltaica, conversione termica, conversione termo-elettrica mediante pannelli a concentrazione) sia in modo indiretto (energia eolica, biomasse)
L’energia che il sole irraggia sulla terra è pari ogni anno a circa 15.000 volte la quantità di energia consumata attualmente nello stesso periodo dall’intera umanità.
Caratteristiche positive dell’energia solare sono la sua disponibilità diffusa e praticamente illimitata ed il fatto di essere un’energia assolutamente pulita. Da non trascurare anche il vantaggio di essere un’energia che può essere facilmente prodotta anche in piccoli impianti in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di un nucleo familiare o di un condominio.
Caratteristiche negative sono la non programmabilità della sua disponibilità dovuta all’incostanza dell’irraggiamento legata ai fenomeni atmosferici e stagionali e la scarsa concentrazione per unità di superficie terrestre.
La più promettente tra le diverse tecnologie che sfruttano l’energia solare è sicuramente quella fotovoltaica, grazie alle caratteristiche di semplicità, modularità, affidabilità e ridotte esigenze di manutenzione, sia a medio che a lungo termine.
L’effetto fotovoltaico
L’effetto fotovoltaico è il processo di conversione dell’energia solare in energia elettrica, e più precisamente della radiazione solare in una corrente di elettroni.
Questo processo utilizza il fenomeno fisico dell’interazione di un fotone (radiazione solare) con gli elettroni esterni di alcuni materiali (semiconduttori) che grazie all’energia ricevuta dal fotone si liberano dall’atomo originario lasciando una lacuna; gli elettroni degli atomi vicini si spostano occupando le lacune creatasi negli atomi adiacenti e così via. Si origina così un vero e proprio flusso di elettroni (corrente elettrica).
La cella fotovoltaica è il mezzo dove si verifica il processo di conversione dell’energia solare in energia elettrica. Consiste in una lastra di materiale semiconduttore (comunemente è silicio) che trattata in modo opportuno, origina una differenza di potenziale tra la superficie superiore (-) e inferiore (+). La radiazione solare che colpisce la cella mette in movimento gli elettroni che si spostano dalla parte negativa a quella positiva creando un flusso che genera corrente continua.
Fino a quando la cella resta esposta alla luce fluisce elettricità sotto forma di corrente continua. L’energia prodotta nelle ore di irraggiamento diurno deve essere opportunamente accumulata per un utilizzo differito anche nelle ore notturne .
Proprio in funzione dei diversi sistemi di accumulo gli impianti fotovoltaici sono classificati in due diverse tipologie: impianti ad isola, e impianti connessi alla rete.
Rendimento pannelli solari
Il rendimento dei pannelli solari è la capacità del pannello di trasformare l’irraggiamento solare in energia. Il rendimento è generalmente determinato dai seguenti fattori:
tecnologia-orientamento-inclinazione-ambiente
Tipologia di impianti fotovoltaici
Impianti fotovoltaici isolati o a rete
I sistemi solari fotovoltaici si dividono in:
Sistemi “stand alone” (isolati)
Questi sistemi FV non sono connessi alla rete elettrica pertanto non cedono l’energia prodotta in eccesso alla rete ma la accumulano in apposite batterie locali. L’energia immagazzinata consentirà l’erogazione in un secondo tempo (es. illuminazioni stradali in zone di montagna). Questi sistemi hanno l’indubbio vantaggio di fornire energia elettrica in luoghi ancora scoperti dalla rete elettrica e risolvere quindi il problema delle utenze difficili (il cui costo sociale di allacciamento alla rete elettrica è elevato).
Sistemi “grid connect” (connessi alla rete elettrica)
Questi sistemi hanno un collegamento diretto con rete elettrica e possono scambiare energia elettrica (es. vendendo alla rete nazionale l’energia prodotta in eccesso dai pannelli solari rispetto al consumo). In questi casi l’utenza può contare sia sull’energia elettrica prodotta dal pannello fotovoltaico sia dalla normale erogazione di energia della rete nazionale. Il costo finale in bolletta sarà il saldo algebrico tra i due flussi di energia. Gli impianni “grid connect” possono essere di piccole dimensioni (es. piccole utenze) o di grandi dimensioni (es. centrali fotovoltaiche). Il principio di funzionamento è simile in entrambi i casi: l’energia elettrica prodotta dai pannelli solari ceduta direttamente alla rete elettrica nazionale e conteggiata a credito da uno speciale contatore del gestore della rete elettrica.
Approfondimenti
Tariffe e premi del conto energia
Il GSE
La Tecnologia del fotovoltaico
La Normativa Nazionale sul fotovoltaico
