Come funzionano i pannelli fotovoltaici?
GUIDA AL FOTOVOLTAICO
Come funzionano i pannelli fotovoltaici?
I pannelli fotovoltaici sono dispositivi rivoluzionari che trasformano la luce solare in energia elettrica utilizzabile nella nostra vita quotidiana. Questa tecnologia è diventata sempre più importante al giorno d’oggi, perché offre un’alternativa pulita ed efficiente per la produzione di energia. Ma come funzionano esattamente i pannelli fotovoltaici e cosa li rende così efficaci? Continua a leggere per scoprire tutto ciò che c’è da sapere sul funzionamento di un impianto fotovoltaico.
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Celle e pannelli fotovoltaici: di che si tratta
Per capire come funzionano i pannelli fotovoltaici, è fondamentale partire dalle basi e analizzare, quindi, come sono fatti. Infatti, siamo soliti utilizzare sempre l’espressione pannelli fotovoltaici, senza porci troppe domande sulla loro composizione e considerandoli una struttura unica. In realtà, un pannello fotovoltaico è una struttura costituita da diversi moduli fotovoltaici, in cui sono montate diverse celle fotovoltaiche.
Alla base di tutto, dunque, ci sono proprio le celle fotovoltaiche: un insieme di celle dà vita a un modulo, anche conosciuto come pannello fotovoltaico. Le celle fotovoltaiche sono le "piastrelle" che puoi vedere sul pannello e sono l’elemento che rende davvero possibile convertire la luce solare in elettricità. Sono collegate tra loro e protette da materiali come vetro e plastica, che le rendono resistenti agli agenti atmosferici e permettono di attirare la luce solare verso di loro. In media, in ogni pannello fotovoltaico è possibile trovare circa 60 celle.
Al di là delle celle, i pannelli fotovoltaici includono anche al loro interno alcuni strati realizzati con un materiale conduttore, che consente il passaggio dell'elettricità prodotta verso i circuiti esterni. Un rivestimento posteriore impermeabile aiuta poi a proteggere il pannello e a mantenere il materiale interno al riparo dall'umidità.
Il funzionamento dei pannelli fotovoltaici
Può sembrare incomprensibile come sia possibile estrarre energia dal sole senza l'uso di generatori o parti mobili, ma in realtà il funzionamento dei pannelli fotovoltaici si basa su un principio piuttosto semplice.
Il cuore di un pannello fotovoltaico, lo abbiamo già visto, è la cella, la cui parte anteriore è spesso realizzata in silicio cristallino, un materiale semiconduttore. Quando la luce solare colpisce queste celle, i fotoni contenuti nella luce del sole mettono in movimento gli elettroni presenti nel materiale di cui sono composte. Si genera, infatti, una differenza di potenziale elettrico tra la parte anteriore e quella posteriore della cella: questo processo è noto come effetto fotovoltaico.
Le celle fotovoltaiche, quindi, sono strutturate in modo tale da creare un campo elettrico al loro interno. In questo modo, si riescono a spingere gli elettroni liberati verso la direzione desiderata, generando così corrente elettrica. È questa corrente che viene poi catturata e trasferita attraverso i collegamenti elettrici del pannello, per essere utilizzata come energia elettrica.
In un'abitazione comune, la differenza di potenziale elettrico creata dalla cella fotovoltaica viene convertita da corrente continua a corrente alternata da un inverter, in modo che possa essere utilizzata in casa o inviata alla rete elettrica. Utilizzando una batteria, è possibile invece immagazzinare l'energia e utilizzarla in un secondo momento.
Inverter e ottimizzatori
Poco più su abbiamo citato un componente molto importante per il buon funzionamento di ogni impianto fotovoltaico: l’inverter. Sì, perché un impianto fotovoltaico è composto da altri componenti oltre ai pannelli che vengono montati sul tetto. Stiamo parlando, principalmente, dell’inverter e degli ottimizzatori. Vediamo insieme cosa sono e come funzionano.
Inverter
La principale funzione dell'inverter è quella di convertire la corrente continua in corrente alternata, che è lo stesso tipo di corrente che si trova nelle prese elettriche di casa. L'elettricità viene quindi inviata al tuo contatore elettrico e successivamente immessa nella rete elettrica. Molte unità inverter hanno anche altre funzionalità intelligenti che ti consentono, ad esempio, di monitorare la produzione di energia sul tuo smartphone.
Ottimizzatori
Gli ottimizzatori sono dispositivi utilizzati in alcuni impianti fotovoltaici per ottimizzare la produzione di energia. Lavorano per massimizzare la produzione di energia di ciascun pannello fotovoltaico, in particolare quando alcuni sono in ombra o meno efficienti rispetto agli altri. Gli ottimizzatori consentono, quindi, di ottenere il massimo rendimento dall'intero impianto fotovoltaico.
Del resto, l'efficienza dei pannelli fotovoltaici è una questione di grande interesse per gli ingegneri e i ricercatori. Maggiore è l'efficienza del pannello, maggiore sarà la quantità di energia che può essere prodotta con la stessa quantità di luce solare.
Come funziona il fotovoltaico: i campi di applicazione
I pannelli fotovoltaici sono utilizzati in numerosi contesti. Si parte dalle piccole calcolatrici solari fino ad arrivare ai grandi impianti fotovoltaici che forniscono energia a intere comunità. Sono particolarmente utili quando vengono installati in abitazioni private o attività commerciali. Le case e gli edifici dotati di impianti fotovoltaici sul tetto, infatti, sono in grado di ridurre la loro dipendenza dalla rete elettrica convenzionale e di risparmiare sui costi dell'energia.
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