Nozioni di base: Cosa è il fotovoltaico e le celle solari

Fotovoltaico è un metodo di generazione di energia elettrica dalla trasformazione della radiazione solare in corrente elettrica continua usando semiconduttori che presentano l’effetto fotovoltaico.

Entro la fine del 2011, era stato installato un totale di 67,4 GW di potenza, sufficiente a generare 85 TWh / anno. L’energia solare fotovoltaica è oggi, dopo quella idroelettrica ed eolica, la terza più importante fonte di energia rinnovabile in termini di capacità installata a livello globale. Più di 100 paesi utilizzano il fotovoltaico solare. Gli impianti possono essere montati a terra (e talvolta integrati con l’agricoltura e il pascolo) o integrati nei tetti o le pareti di un edificio.

Spinto dai progressi della tecnologia, l’aumento della scala di produzione e la raffinatezza, il costo del fotovoltaico è diminuito costantemente da quando sono state prodotte le prime celle solari e, il livello del costo dell’energia elettrica (LCOE, levilised cost of electricity) proveniente dal fotovoltaico ha raggiunto un prezzo competitivo con le fonti convenzionali di energia elettrica in un elenco di regioni geografiche perennemente in espansione. Scambio sul posto e incentivi finanziari, come tariffe preferenziali di acquisto dell’ elettricità generata attraverso il fotovoltaico, hanno sostenuto gli impianti fotovoltaici in molti paesi. Con la tecnologia attuale, il fotovoltaico riesce a recuperare l’energia necessaria per la propria produzione in 1 a 4 anni.

 

 

Le celle solari

Il fotovoltaico è meglio conosciuto come un metodo per generare energia elettrica mediante celle solari che convertono l’energia solare in un flusso di elettroni. L’effetto fotovoltaico si riferisce a fotoni di luce che eccitano gli elettroni a passare in uno stato superiore di energia, permettendo cosi loro di agire come portatori di carica per una corrente elettrica. L’effetto fotovoltaico è stato osservato la prima volta da Alexandre-Edmond Becquerel nel 1839. Il termine fotovoltaico indica in modo imparziale il funzionamento di un fotodiodo in cui la corrente elettrica attraverso il dispositivo è interamente dovuta all’energia trasdotta dalla luce. In sostanza tutti i dispositivi fotovoltaici sono un certo tipo di fotodiodo.

Le celle solari producono direttamente corrente elettrica dalla luce solare, che può essere utilizzata per alimentare o per ricaricare una batteria. La prima applicazione pratica del fotovoltaico è stata quella di alimentare dei satelliti in orbita e altri veicoli spaziali, ma oggi la maggior parte dei moduli fotovoltaici vengono utilizzati per la produzione di energia elettrica collegati direttamente alla rete. In questo caso è necessario uno inverter per convertire la corrente continua a corrente alternata. C’è un mercato più piccolo per la produzione di energia fuori dalla rete che viene impiegata per le abitazioni isolate, imbarcazioni, veicoli ricreativi, auto elettriche, telefoni di emergenza su strada, telerilevamento, e la protezione catodica dei condotti.

La generazione fotovoltaica impiega pannelli solari composti da un numero di celle solari contenenti un materiale fotovoltaico. I materiali attualmente utilizzati per il fotovoltaico sono silicio monocristallino, silicio policristallino, silicio amorfo, tellururo di cadmio, seleniuro di indio e rame gallio / solfuro. A causa della crescente domanda di fonti energetiche rinnovabili, la produzione di celle solari e generatori fotovoltaici è stata particolarmente importante negli ultimi anni.

Le celle richiedono protezione dall’ambiente e di solito sono confezionate ermeticamente dietro una lastra di vetro. Quando è necessaria più corrente di quella che può fornire una singola cella, le celle vengono collegate elettricamente per formare dei moduli fotovoltaici o pannelli solari. Un singolo modulo è sufficiente per alimentare un telefono di emergenza, ma per una casa o di una centrale elettrica i moduli devono essere disposti in multipli come schiera.

La potenza fotovoltaica è misurata come potenza massima in condizioni di prova standard (STC, standarized test conditions) in “Wp” (Watt di picco, Watt peak). La potenza effettiva in un determinato momento può essere inferiore o superiore a questo standard, o valore “quotato”, a seconda della posizione geografica, ora del giorno, condizioni meteorologiche, e di altri fattori. Il fattore di capacità di un campo fotovoltaico è in genere meno di 25%, che è inferiore a molte altre fonti industriali di energia elettrica.

Un mercato significativo è emerso in posizioni fuori rete per soluzioni basate sul energia fotovoltaica immagazzinata a batteria e spesso forniscono l’unico tipo di energia. La prima installazione commerciale di questo genere è stata nel 1966 nell’isola Ogami in Giappone per la transizione dell’omonimo faro alimentato da gas, a essere completamente autosufficiente di energia elettrica attraverso pannelli fotovoltaici.

 

Seguiteci nella seconda parte del articolo, dove parleremmo degli attuali sviluppi del fotovoltaico, alla prossima…

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