Principio di funzionamento dei pannelli fotovoltaici
Il principio di funzionamento dei pannelli fotovoltaici è quello che si chiama effetto fotovoltaico, scoperto nel 1839 dal francese Alexandre Edmond Bécquerel. Il principio è del tutto naturale e avviene nel pannello quando la radiazione del sole passa attraverso il materiale semiconduttore, di solito il silicio cristallino. Oggi in realtà le tecnologie più moderne stanno sperimentando una lega fatta di cadmio e tellurio. Il silicio è un elemento che comunque è presente in natura in quantità elevata, infatti è il secondo elemento quantitativamente presente sulla terra dopo l’ossigeno. In natura però non è puro, mentre per la produzione delle celle serve purissimo. La prima cosa è quindi purificarlo.
Ad ogni modo è un eccellente semi-conduttore e in base alla specifica struttura dei suoi cristalli si distingue in mono e poli-cristallino, se non ha struttura si parla di silicio amorfo. I dispositivi fotovoltaici funzionano sulla base della capacità conduttiva di questi materiali, che opportunamente trattati trasformano la radiazione solare in energia elettrica continua, senza che vi siano movimenti meccanici di alcun tipo.
Come funzionano i pannelli fotovoltaici
I pannelli fotovoltaici sono una tecnologia all’avanguardia che funziona precisamente sulla base del fenomeno fisico chiamato Effetto fotoelettrico. Quando un quantitativo sufficiente di fotoni colpisce un semiconduttore, com’è il silicio, essi vengono assorbiti dagli elettroni che si trovano sulla sua superficie. Dal momento che gli elettroni assorbono energia oltre alla loro capacità, quindi caricati troppo negativamente, essi rilasciano atomi per riequilibrarsi.
Dal momento che si manifesta questa liberazione atomica, essi diventano mobili. Lo spazio che lasciano alle loro spalle, viene quindi subito riempito da un altro elettrone, proveniente da una parte più profonda del semiconduttore. È chiaro che lo strato di silicio non è quindi uniforme: ha da un lato più elettroni e dall’altro meno e questo genera una tensione fra i due lati del semiconduttore. Collegando i due con un filo elettrico si permette agli elettroni di passare nel lato opposto e quindi di generare corrente elettrica.
Il funzionamento dei pannelli fotovoltaici è distinto tra: alimentazione diretta, funzionamento a isola e funzionamento a immissione nella rete. Nel caso dell’alimentazione diretta il dispositivo alimenta un altro apparecchio e semplicemente, quando il sole manca, questo non riceve più energia elettrica. Nel caso del funzionamento a isola invece, l’ impianto fotovoltaico raccoglie energia solare e la rende disponibile per l’utenza sino a quando ne ha bisogno, dal momento che è troppa o che non viene utilizzata, un apparecchio apposito la accumula per usarla quando poi serve. Nel caso del funzionamento collegato alla rete, l’utente utilizza l’energia solare fino a che è disponibile, dopo di che subentra l’energia della rete statale. Se l’energia prodotta dall’impianto è troppa e non necessaria, essa viene immessa nella rete: c’è quindi un interscambio.
Premesse per l’installazione
In linea di massima consigliamo vivamente di contattare un consulente di energia, che vi può informare sugli incentivi dello Stato in vigore e vi consiglierà eventualmente verso un installatore di zona. In base all’area, alla fattibilità geografica ed economica verrà individuata la tipologia migliore per le esigenze della vostra casa. Preparate un foglio con segnata la zona in cui volete installare il vostro impianto, la superficie disponibile in metri quadri. Fate anche una foto magari, in cui si veda la casa e l’area di installazione. Segnatevi i vostri consumi energetici sull’anno precedente. L’installatore farà un sopralluogo e sfarà un preventivo preciso.
Dovrete poi recarvi in un ufficio comunale per sapere tutto sulle autorizzazioni necessarie per l’impianto e i requisiti che bisogna avere per ottenerlo. In particolare servono autorizzazioni per zone protette o con restrizioni, per impianti con potenza sopra ai 20 KW, per questi è necessaria una valutazione di Impatto Ambientale.
Installare un impianto fotovoltaico
Per avere la certezza di installare il pannello adeguatamente e con un rendimento e una durevolezza massima è bene fare alcune valutazioni. La potenza dei pannelli fotovoltaici dipende da diversi fattori: dalla superficie dell’impianto, dalla posizione dei moduli (inteso come inclinazione e angolo), dai valori della radiazione del sole in quella zona, dall’efficienza dell’impianto e da altri parametri, come la temperatura etc. I parametri su cui si può intervenire e che influiscono direttamente sono l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli: la posizione rispetto al sole infatti è importante e incide sulla quantità di energia captata e quindi anche su quella generata.
L’angolo di inclinazione deve essere pari alla latitudine del luogo, togliendo circa 10° e la direzione nell’emisfero Nord deve essere a Sud. La soluzione ottimale è un’inclinazione di 30°C: se viene messo orizzontalmente perde il 10% di resa, mentre se messo in verticale il 35%. Orientando invece il pannello verso sud ovest o sud est si perde solo il 5%, quindi l’orientamento incide meno. Se l’impianto viene orientato a Sud Ovest oppure a Sud Est di norma si applica un angolo tra 20° e 50°. Di solito questo avviene nel caso di tetti a falda, con dente a sega, nel caso di aziende agricole e nelle serre.
È necessario inoltre individuare quello che è il carico meccanico massimo, cioè fare o far fare un’analisi preliminare della zona sulla quale andrete a montare i pannelli, valutando non solo il peso degli stessi, ma anche le spinte sugli stessi del vento, il peso che può avere con la neve sopra. Tutti questi fattori limitano la solidità dell’impianto quindi devono essere presi in considerazione.
La zona in cui si installa l’impianto deve essere priva di ombra e quindi bisogna ben valutare se vi sono davanti alberi, canne fumarie, edifici e quant’altro durante il girare del sole durante il giorno. Il consiglio, nel caso dei classici impianti con collegamento anche alla rete elettrica, è quello di installare un impianto non in base ai consumi energetici della casa, ma in base allo spazio che c’è a disposizione, poiché l’eccesso di energia potrà essere venduto e quindi può diventare un valido modo per abbattere i consumi.
Cosa fare per connettere l’impianto alla rete
Per collegare l’impianto alla rete bisogna avanzare una richiesta al gestore dell’elettricità, allegando il progetto e anche il preventivo. Una volta che avrete ottenuto risposta, verrà stipulato un contratto tra voi ed il gestore elettrico per uno scambio sul posto o di cessione in rete. Una volta fatto tutto ciò è necessario aspettare che avvenga l’effettivo allaccio. Di solito per potenze al di sotto dei 50 KWp si fa un allaccio a bassa tensione, mentre se superano i 20 KWp bisogna presentare una denuncia ufficiale di apertura che si definisce “di officina elettrica” all’Ufficio Tecnico di Finanza.
Se l’impianto immette tutta l’energia prodotta non è obbligatorio, ma nella maggior parte dei casi si tratta di cessione dell’eccesso quindi serve. Tutta questa procedura necessita 20-30 giorni circa: anche nel fotovoltaico la burocrazia non corre. Ricordate di farvi rilasciare il verbale di connessione, che vi servirà per presentare richiesta degli incentivi al vostro gestore. Per conoscere la documentazione precisa ricercate la delibera Aeeg 74/2008. Per un impianto fotovoltaico si spendono di media 7-10.000 euro, ma i prezzi si stanno abbassando sempre di più, infatti oggi si può arrivare anche ad una cifra intorno ai 2500 euro.