Fotovoltaico: un’introduzione

La parola fotovoltaico deriva da foto, che significa luce in greco, e voltaico, che deriva da Alessandro Volta, e quindi si lega alle sue scoperte sulla tensione elettrica.
L’effetto fotovoltaico è stato scoperto nel lontano 1839 da Becquerel, e consiste nel rilascio di cariche positive e negative all’interno di un materiale quando esso è colpito dalla luce.
Nel 1880 è stata costruita la prima cella fotovoltaica, ed è stata successivamente applicata negli anni ‘50 per le prime missioni nello spazio.

Il principale materiale costituente le celle fotovoltaiche è il silicio e lo possiamo trovare in commercio sotto forma di:

• Silicio mono-cristallino: in formato rigido con efficienze del 15-17%;
• Silicio poli-cristallino: in formato rigido con efficienze del 12-15%;
• Silicio amorfo: al film sottile flessibile, meno costoso dei precedenti ma con efficienze del 6-8%

Il pannello fotovoltaico attualmente utilizzato è formato da:

• celle fotovoltaiche
• moduli che collegano in serie le singole celle fotovoltaiche
• stringhe che collegano più serie di moduli
• campo, che consiste nell’insieme di tutte le stringhe collegate in parallelo e formano il generatore fotovoltaico
• gruppi di conversione (inverter) e di accumulo

Il fotovoltaico è un generatore in grado di convertire l’energia solare in energia elettrica. La radiazione incidente sul pannello può essere di tipo diretto, riflesso o albedo (frazione di radiazione incidente emessa da una superficie che viene riflessa indietro).
La lunghezza d’onda della radiazione solare adatta ad innescare l’effetto fotovoltaico è compresa nella banda del visibile (vedi schema seguente).

 
L’impianto può essere isolato oppure connesso in rete.
La potenza nominale di un fotovoltaico è la somma della potenza nominale di ogni singolo modulo fotovoltaico di cui è composto il campo, e si misura in chilowatt picco, il cui simbolo è kWp.

Questa tecnologia rappresenta una fonte rinnovabile che offre numerosi vantaggi:

• vasta disponibilità di siti adatti all’installazione (coperture, facciate, terrazze, aree incolte, giardini, etc.)
• possibilità di integrazione architettonica (in copertura, in facciata, come sistema di ombreggiamento, etc..)
• bassi costi di gestione e manutenzione (assenza di parti meccaniche in movimento)
• sistema durevole e collaudato, in genere garantito per almeno 20 anni
• assenza di rumorosità
• alta modularità e possibilità di espansione del sistema
• possibilità di cessione in rete dell’energia prodotta
• fonte primaria disponibile ovunque in quantità illimitata
• riduzione delle emissioni inquinanti in atmosfera

In un prossimo post parleremo dei limiti dell’attuale tecnologia e dei probabili sviluppi futuri del fotovoltaico.