Impianto fotovoltaico: come funziona

Per parlare di cosa sia un impianto fotovoltaico bisogna innanzitutto partire dal presupposto che il nostro sole è una centrale energetica formidabile, capace di produrre in un solo secondo una quantità di energia svariati ordini di grandezza più grande del nostro fabbisogno energetico annuo. Questa energia è alla base della vita sul nostro pianeta, ma la radiazione solare può essere sfruttata anche per produrre energia elettrica. Nel corso degli ultimi decenni la tecnologia alla base di questi processi è stata enormemente implementata e resa più efficiente, consentendo a chiunque di utilizzare un sistema di pannelli per produrre autonomamente energia.

Cos’è un impianto fotovoltaico

L’impianto in sé è composto da una parte deputata alla produzione di energia (il pannello stesso) ed un inverter che si occupa di convertire la corrente continua generata in corrente alternata. Trattandosi di un sistema di produzione energetica intermittente (è necessaria la presenza costante dei raggi solari), per avere una completa autonomia energetica è possibile installare degli accumulatori che immagazzinino energia durante il giorno per assicurare la fornitura anche nelle ore notturne. L’intero impianto è corredato da un sistema di controllo necessario a gestire i vari processi.

Come funziona un impianto fotovoltaico

Senza scendere nei veri e propri tecnicismi e formule matematiche che sono alla base del processo, il funzionamento di un impianto fotovoltaico dipende dall’interazione tra le celle in silicio che compongono il pannello e la radiazione solare.
La luce è composta da fotoni, ognuno dei quali ha una certa energia intrinseca ben definita. Incontrando nel suo percorso una piccola cella in silicio, trasmette, il fotone, la sua energia agli elettroni del semiconduttore, i quali passano in uno stato di eccitazione che li porta ad uscire dalla propria orbita attorno al nucleo. Questo processo genera quindi un flusso di elettroni liberi, ossia una corrente.
La corrente generata sarà continua perché gli elettroni che vengono “liberati” sono costanti nel tempo, ma affinché essa possa essere utilizzata in ambito domestico occorre che un inverter la trasformi in corrente alternata. A seguito di questa operazione la corrente elettrica avrà la possibilità o di essere inserita nella rete domestica, o di essere accumulata all’interno di batterie.

Le batterie sono necessarie qualora si volesse una fornitura costante da parte del proprio impianto fotovoltaico (senza quindi acquistare energia elettrica dalla società fornitrice), andando quindi ad ovviare all’assenza di produzione delle ore notturne.

Quali sono i modelli in commercio

I pannelli fotovoltaici possono essere raggruppati in tre categorie, le quali si contraddistinguono in base a come le strutture di silicio sono realizzate.

• Pannelli fotovoltaici a film sottile
  Sono i meno efficienti, ma anche i più piccoli ed economici: convertono dal 6 al 10% dell’energia solare, ma le ridotte dimensioni li rendono più versatili. Il silicio è disposto su pellicole posizionate sulla superficie del pannello fotovoltaico.
• Pannelli fotovoltaici in silicio policristallino
  Sono caratterizzati da una singola lamina di silicio fuso: convertono tra il 14 e il 16% di energia solare e sono tra i più utilizzati per il loro ottimo rapporto tra produzione e costo.
• Pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino
  Sono caratterizzati dall’avere un cristallo di silicio per ogni singola cella: trasformano il 20% dell’energia solare in energia elettrica e risultano essere i più efficiente in commercio, ma al contempo sono molto più costosi e meno pratici.

Quanto può produrre un impianto fotovoltaico: potenza di picco

La potenza nominale (o potenza di picco) è la quantità di energia che un impianto può produrre prima che esso vada in “saturazione”, ossia una situazione in cui ha raggiunto il massimo delle potenzialità. I pannelli più comuni hanno una potenza di picco attorno ai 200W e per coprire il fabbisogno di una famiglia media (3KW) occorre in media installare tra i 13 ed i 15 pannelli.