Come funziona un impianto a pannelli solari

Scienza di base dietro il funzionamento di un sistema di pannelli solari.

Le installazioni di pannelli solari  sono diventate piuttosto comuni negli ultimi anni, grazie ai prezzi ridotti.

Ma una domanda rimane ancora tra i consumatori: come funzionano i pannelli solari per fornire elettricità continua?

Comprendere il meccanismo di funzionamento di un impianto a pannelli solari aiuta a ottenere il massimo dall'investimento, installandolo nel posto giusto, considerando le esigenze di manutenzione e altro.

Pertanto, in questo articolo esploreremo ogni dettaglio del principio di funzionamento dei pannelli solari. Innanzitutto, iniziamo imparando a conoscere i diversi componenti presenti in un pannello solare.

Componenti di un pannello solare

• Una cella solare è composta da due strati di silicio, ciascuno trattato in modo speciale per consentire all'elettricità di attraversarlo.
• Un pannello solare è composto da molte celle solari.
• Un pannello solare è una raccolta o un multiplo di pannelli solari che producono elettricità insieme.
• Il fotovoltaico (o solare fotovoltaico) aiuta a generare elettricità dall'energia della luce solare utilizzando celle fotovoltaiche.

Ora che hai compreso i componenti, tuffiamoci nel meccanismo di funzionamento.

Cosa sono i pannelli solari?

Un pannello solare può essere descritto come una rete di fili di silicio e vetro che convertono la luce solare in elettricità.

Il componente più fondamentale dei pannelli solari sono le celle fotovoltaiche (PV). Un pannello è costituito da un insieme di celle fotovoltaiche interconnesse. Un pannello solare è una raccolta di pannelli noti anche come moduli.

Una cella fotovoltaica è lunga circa 6 pollici e larga 6 pollici. È quadrato e sembra una piccola finestra riflettente. La  dimensione del modulo  determina il numero di celle fotovoltaiche necessarie per creare un array. Un modulo da 12 volt può avere 36 celle collegate a una rete. Un modulo a 24 volt può avere quasi 72 celle.

Ogni cella ha strati di materiali semiconduttori che sono caricati in modo opposto. Il silicio è il secondo elemento più abbondante sulla Terra dopo l'ossigeno.

Il materiale semiconduttore nella tecnologia elettrica solare è il silicio cristallino. Questo materiale è utilizzato nei pannelli solari residenziali. Può essere monocristallino o policristallino.

I pannelli monocristallini sono realizzati in silicio monocristallino. Hanno un aspetto scuro uniforme e bordi arrotondati. I pannelli policristallini, realizzati in silicio multicristallino, hanno un aspetto maculato e spigoli squadrati.

La purezza delle celle di silicio in un pannello solare ne determinerà l'efficienza. Le celle monocristalline sono più pure e possono produrre più energia solare in meno spazio rispetto alle celle policristalline. Sebbene siano disponibili molti tipi di moduli solari, non sono adatti per l'installazione domestica.

Cos'è l'energia solare?

Prima di passare ai pannelli solari, proviamo a capire l'energia solare in breve. In poche parole, l'energia solare è l'energia ricevuta dal Sole, che esisteva anche prima che la Terra fosse un pianeta abitabile. Da allora, il Sole bagna la terra con centinaia di migliaia di terawatt di energia ogni giorno. Questa elevata capacità energetica equivale a quasi 10.000 volte l'energia utilizzata quotidianamente nel mondo.

Questo dovrebbe darti una buona idea del potenziale dell'energia solare e di come sarà la fonte energetica del futuro. Tuttavia, la maggior parte delle industrie e delle case fa affidamento su fonti energetiche convenzionali generate utilizzando combustibili fossili. La ragione principale di ciò è che la conversione dell'energia solare in energia elettrica richiede pannelli solari, che erano piuttosto costosi quando furono introdotti per la prima volta.

Ma ora molti paesi si stanno rivolgendo all'energia solare e incoraggiano la produzione e la distribuzione di pannelli solari. Pertanto, il costo complessivo del solare è diminuito molto negli ultimi anni, quindi chiunque può installare un sistema di pannelli solari nelle proprie case per "energia gratuita".

Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia, l'energia solare è la fonte di energia in più rapida crescita al mondo, e con buona ragione, in quanto è la fonte di energia più pulita che non danneggia l'ambiente poiché non ci sono sottoprodotti dell'energia solare. Pertanto, è necessario investire in un sistema di pannelli solari in questo momento. Ma prima di decidere di acquistare un pannello solare, cerchiamo di capire come funzionano i pannelli solari.

Come funzionano i pannelli solari?

La luce solare è una fonte di energia naturale che rilascia radiazioni elettromagnetiche chiamate fotoni. I pannelli sono progettati per generare elettricità sfruttando l'effetto fotovoltaico, che è una combinazione di fenomeni chimici e fisici che trasformano l'energia solare in energia utilizzabile.

In poche parole, quando il modulo entra in contatto con la luce solare, le celle solari assorbiranno fotoni che verranno convertiti in corrente alternata che alimenterà la casa. Di seguito è riportata la spiegazione passo passo di come funzionano i pannelli solari.

Assorbendo i fotoni 

I fotoni sono come minuscole particelle alla luce del sole che colpiscono gli elettroni negli atomi per creare buchi nelle celle solari. Gli elettroni caricati negativamente e la lacuna caricata positivamente ora hanno abbastanza spazio per muoversi.

Quando la cella solare entra in contatto con il fotone, attiverà cariche negative e positive risultanti in corrente elettrica e tensione. Nelle celle di silicio, gli atomi si separeranno rapidamente e gli elettroni si uniranno al flusso di corrente.

Pannelli solari che generano corrente 

Le celle solari trasformeranno i fotoni accumulati in DC (corrente continua). Ogni cella solare contiene silicio cristallino inserito tra lo strato conduttivo positivo e negativo. Il guscio positivo contiene spazio extra per i buchi mentre il guscio negativo contiene elettroni extra. L'area in cui due strati si incontrano, gli elettroni sono liberi di vagare creando carica negativa da un lato e carica posizionale dall'altro.

Ogni cella emette circa mezzo volt, quindi sono per lo più legate insieme per formare un modulo per alimentare la casa. Ad esempio, servono 12 celle fotovoltaiche per caricare un cellulare e per alimentare un'intera casa servono diversi moduli. I pannelli solari producono correnti in modo efficiente utilizzando un'ampia gamma di lunghezze d'onda convertibili.

L'inverter trasforma CC in CA

Per convertire la corrente continua accumulata dalle celle solari in corrente alternata, un inverter è collegato ai pannelli solari. L'inverter si occupa della trasformazione poiché l'alimentazione compatibile con le prese di casa nostra è AC. L'energia accumulata da un pannello solare è corrente continua (DC). Quando l'inverter converte la potenza da CC a CA, una piccola quantità di potenza viene persa durante la trasformazione.

I sistemi di energia solare di solito vengono forniti con un microinverter collegato a ciascun pannello o un singolo inverter per l'intero sistema. Qualunque sia la disposizione, la responsabilità principale di un inverter è trasformare la corrente continua in corrente alternata.

L'alimentazione CA è disponibile -

Attraverso l'inverter, l'elettricità CA fluirà in un circuito esterno e quindi attraverso la casa. Questa energia può essere utilizzata per alimentare elettrodomestici, luci, televisori e il resto del sistema elettrico della tua casa. In alcuni casi, i pannelli solari generano più energia di quella di cui la tua casa ha bisogno. In questi casi, il resto dell'elettricità può essere immagazzinato in un banco di batterie o venduto a una rete.

Immagazzinare o vendere l'energia aggiuntiva:

Energia aggiuntiva può essere immagazzinata in una batteria solare. Oppure puoi scegliere di vendere l'energia aggiuntiva all'utilità locale tramite un programma di misurazione sul posto. In caso contrario, puoi investire in una batteria solare. Ciò fornisce un accesso 27 ore su 27, 7 giorni su 7, all'energia solare, anche durante i monsoni e le giornate nuvolose in cui la luce solare è minore. Se l'investimento iniziale nell'installazione non è un problema, la batteria di accumulo è l'opzione migliore.

Se stai vendendo, la società di servizi pubblici locale ti pagherà per la generazione di elettricità sotto forma di crediti. I crediti per la produzione di energia generalmente aiutano a ridurre le bollette elettriche. Tuttavia, non è possibile convertirli in contanti o ottenere depositi diretti in contanti.

Alcune domande frequenti

1. I pannelli solari possono funzionare in condizioni nuvolose?

I pannelli solari rispondono alla luce visibile. Se è abbastanza visibile da consentire ai pannelli di generare elettricità, allora produrranno luce. Più luce solare, più energia i pannelli solari possono generare.

2. È necessario che i pannelli solari funzionino?

I pannelli solari generano più elettricità in estate che in inverno, quindi potrebbe sembrare che richiedano temperature più calde per funzionare. Questo non è vero. È solo che la luce del sole e le temperature più calde vanno di pari passo. Infatti, se le temperature sono troppo calde o troppo fredde, possono influire sull'efficienza dei pannelli solari.

3. Qual è il motivo per cui i pannelli solari producono corrente continua?

Quando i fotoni della luce solare distruggono i componenti elettronici delle celle fotovoltaiche al silicio, i pannelli solari generano elettricità a corrente continua (CC). Ogni cella solare è composta da uno strato positivo e uno negativo, proprio come le normali batterie domestiche. Questo crea un campo elettrico CC, il che significa che il flusso di elettricità nel circuito è in una direzione. È necessario un inverter per convertire l'elettricità CC in energia utilizzabile, poiché la maggior parte delle case è cablata per l'elettricità CA.

4. È possibile costruire il proprio pannello solare?

La maggior parte delle persone non può costruire pannelli solari. Il processo di produzione e la tecnologia sono troppo complessi.

5. I pannelli solari possono funzionare di notte?

Sebbene i moduli solari abbiano bisogno della luce solare per produrre elettricità, il tuo sistema può comunque fornire energia anche quando è buio. Una batteria di accumulo immagazzina l'energia solare in eccesso per un uso successivo. Ciò consente di continuare a utilizzare l'energia solare anche quando i pannelli non producono elettricità. Puoi comunque ottenere energia dalla rete se i pannelli solari sul tuo tetto non producono abbastanza energia per soddisfare il tuo fabbisogno di elettricità.

6. Stai ancora pagando la bolletta elettrica nonostante i pannelli solari installati?

Sì, riceverai comunque una bolletta elettrica se i tuoi pannelli solari sono collegati alla rete. Ma potresti non essere in debito di denaro. Se i tuoi pannelli non producono abbastanza energia o il tuo consumo di energia è aumentato dall'installazione, potresti comunque dover dei soldi alla tua società di servizi pubblici. Avrai bisogno di una batteria di backup solare se prevedi di fare affidamento interamente sull'energia solare.

Conclusione finale

L'installazione di un sistema di pannelli solari è molto importante in quanto è l'alternativa di generazione di energia più sostenibile. Poiché la luce solare è una risorsa naturale sempreverde, riduce anche l'impronta di carbonio.

Prima di installare i pannelli solari, è importante sapere come funziona il sistema. Aiuta a decidere se funziona o meno per le tue esigenze. Oltre a ciò, puoi installarli in un posto migliore.

Abbiamo menzionato una chiara descrizione di come funziona il pannello solare in questo articolo. Spero di averti aiutato a capire il processo.

Se hai ancora domande, scrivici nella sezione commenti qui sotto. Ti risponderemo il prima possibile.