ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICI
L’energia solare fotovoltaica è una delle tecnologie più sviluppate negli ultimi anni, lo sviluppo di pannelli solari sempre più efficienti ed economici.
L’energia solare fotovoltaica è una delle energie rinnovabili che si è sviluppata maggiormente negli ultimi tempi, è pulita, libera e infinita
Cos’è l’energia solare fotovoltaica e come funziona?
L’energia fotovoltaica è la conversione diretta della luce in elettricità a livello atomico. Alcuni materiali mostrano una proprietà nota come effetto fotoelettrico che li induce ad assorbire fotoni di luce e rilasciare elettroni. Quando questi elettroni liberi vengono catturati, si ottiene una corrente elettrica che può essere utilizzata come elettricità.
Quando la tecnologia fotovoltaica è iniziata, è stata utilizzata per fornire elettricità ai satelliti. Secondo l’APPA (Associazione spagnola dei produttori di energia rinnovabile), lo sviluppo dei pannelli fotovoltaici è accelerato negli anni ’50 e ora è diventato un’alternativa all’uso di combustibili fossili.
Come viene prodotta l’energia solare fotovoltaica?
Energia solare fotovoltaica come funziona?
I pannelli fotovoltaici realizzati con celle fotovoltaiche convertono la luce solare in elettricità
Una cella fotovoltaica (PV), comunemente chiamata cella solare, è un dispositivo non meccanico che converte la luce solare direttamente in elettricità. Alcune celle fotovoltaiche possono convertire la luce artificiale in elettricità.
La luce viaggia come particelle di luce che sono chiamate fotoni. Ogni fotone quando colpisce la cellula può spostare un elettrone, trasferendo così la sua energia all’elettrone. In pratica, questa energia trasferita agli elettroni si riflette nella tensione elettrica del modulo solare e come corrente elettrica.
I moduli sono accoppiati sequenzialmente e in parallelo per produrre la potenza totale richiesta per il sistema solare fotovoltaico.
I fotoni trasportano l’energia solare
La luce solare è composta da fotoni o particelle di energia solare. Questi fotoni contengono quantità variabili di energia che corrispondono alle diverse lunghezze d’onda dello spettro solare.
Una cella fotovoltaica è realizzata in materiale semiconduttore. Quando i fotoni colpiscono una cella fotovoltaica, possono essere riflessi nella cella, passare attraverso la cella o essere assorbiti dal materiale semiconduttore. Solo i fotoni assorbiti forniscono energia per generare elettricità.
Quando il materiale semiconduttore assorbe abbastanza luce solare (energia solare), gli elettroni vengono rilasciati dagli atomi del materiale.
Il trattamento speciale della superficie del materiale durante la fabbricazione rende la superficie anteriore della cellula più ricettiva agli elettroni evacuati o liberi, in modo che gli elettroni migrino naturalmente alla superficie della cellula
Il flusso di elettricità
Il movimento di elettroni, ciascuno con una carica negativa, verso la superficie anteriore della cella crea uno squilibrio di carica elettrica tra le superfici anteriore e posteriore della cellula.
Questo squilibrio, a sua volta, crea un potenziale di tensione come i terminali negativi e positivi di una batteria. I conduttori elettrici nella cella assorbono gli elettroni.
Quando i conduttori sono collegati in un circuito elettrico a un carico esterno, ad esempio una batteria, l’elettricità scorre nel circuito
Vantaggi e svantaggi dell’energia solare fotovoltaica
Vantaggi dell’energia solare fotovoltaica
Significativi risparmi finanziari
Uno dei principali vantaggi dell’energia solare fotovoltaica e uno dei principali motivatori dietro l’installazione di un sistema, è il notevole risparmio finanziario che può portare a casa tua.
Invece di acquistare energia elettrica dalla rete per circa 24 centesimi per kWh / unità, la tua casa può essere alimentata dall’elettricità solare gratuita che il tuo sistema genera attraverso il sole.
Cordiale per l’ambiente
Richiedendo zero carburante, l’energia solare è una grande alternativa ai tradizionali combustibili fossili: utilizzando l’energia luminosa libera creata dal sole, l’energia solare non rilascia gas serra nocivi come il biossido di carbonio (CO2), il diossido zolfo (SO2), ammoniaca (NH3), particelle (PM10) e ossidi di azoto (NOx), che sono tutti presenti dopo che il carbone è stato bruciato, e sono quindi associati alle tradizionali centrali a carbone.
Inoltre, a differenza dell’energia nucleare, l’energia solare non produce scorie radioattive, è rinnovabile ed è liberamente disponibile.
Protezione contro l’aumento dei prezzi dell’elettricità
I prezzi dell’elettricità dovrebbero aumentare per la maggior parte del paese nei prossimi anni, ma se potessi accedere all’energia solare fotovoltaica non dovrai preoccuparti di questi aumenti.
L’installazione di un impianto fotovoltaico sul tetto limita la quantità di energia che dovrai acquistare a prezzi di rete elevati.
accessibilità
L’energia solare sarà disponibile gratuitamente nel momento in cui il sole esiste (altri 5 miliardi di anni), indipendentemente dalla posizione o dallo stato socioeconomico.
Ciò è particolarmente importante nei paesi del terzo mondo in cui l’elettricità non è ancora diffusa, compresa l’Africa, dove si stima che 585 milioni di persone non abbiano accesso all’elettricità. Le nuove società solari hanno iniziato a risolvere questo problema, fornendo elettricità solare a centinaia di migliaia di case ogni giorno.
Bassa manutenzione
Poiché non ci sono parti in movimento, i sistemi solari fotovoltaici richiedono poca o nessuna manutenzione.
La maggior parte dei pannelli solari ha una durata garantita di 25 anni, e in questo momento, tutta la manutenzione che richiederanno sarà una pulizia di tanto in tanto (anche se la pioggia di solito fa un lavoro adeguato).
Svantaggi dell’energia solare fotovoltaica
Il costo è troppo per alcuni
Mentre il prezzo dell’energia solare fotovoltaica ha raggiunto un minimo storico, può ancora essere troppo costoso per alcuni proprietari.
Fortunatamente, ci sono altre opzioni che includono il finanziamento e contratti di acquisto di energia, noto anche come PPA.
Con un Power Purchase Agreement (PPA), un fornitore di energia solare installerà un sistema sul tetto e, invece di pagare direttamente il sistema, pagherà solo l’elettricità che produce.
Questo è in genere molto inferiore a quello che si pagherebbe per l’elettricità della rete. Alla fine del periodo concordato, la proprietà del sistema passa a te, il proprietario.
L’energia solare genera elettricità solo durante il giorno
Dal momento che i pannelli producono energia elettrica solo quando il sole splende, il sistema non genera elettricità durante la notte. Ciò lascia una parte sostanziale della giornata in cui non è possibile utilizzare il sistema e acquistare energia dalla rete.
Per combattere questo, potresti investire in un sistema di batterie solari, sebbene il suo alto prezzo sia ancora una batteria solare per molti proprietari.
Come faccio a sapere se vale la pena installare un impianto solare fotovoltaico?
Periodi di ammortamento dei sistemi solari fotovoltaici
Per garantire che investire in un sistema fotovoltaico solare sia una decisione fiscalmente corretta, una delle cose che dovresti considerare è il periodo di ammortamento del tuo sistema. Ciò significa la quantità di tempo che impiegherà fino a quando il risparmio generato dal tuo sistema sarà uguale al costo iniziale del sistema.
Per determinare il periodo di recupero del tuo sistema, consulta la nostra pratica Solar Savings Calculator.
Uso della tua casa
Se nessuno nella tua casa è a casa durante il giorno, l’energia solare probabilmente non è l’opzione migliore per la tua casa, dal momento che nessuno sarà lì per utilizzare l’elettricità gratuita del tuo sistema.
Tuttavia, se la tua famiglia ha un genitore che sta a casa o lavora da casa, è in pensione o è disposta ad adattare i dispositivi per il consumo di energia e il tempo (lavatrice, lavastoviglie, ecc.) Per operare durante il giorno è molto probabile che il solare si adatti bene.
A nostro avviso, i benefici dell’installazione di energia solare superano quelli negativi e con 1,5 milioni di famiglie in Australia che hanno già installato energia solare, molti proprietari sono d’accordo.
L’efficienza degli impianti fotovoltaici varia a seconda del tipo di tecnologia fotovoltaica
L’efficienza con cui le celle fotovoltaiche convertono la luce solare in elettricità varia a seconda del tipo di materiale semiconduttore e della tecnologia delle celle fotovoltaiche.
L’efficienza della maggior parte dei pannelli solari fotovoltaici disponibili in commercio varia tra il 5% e il 15%. I ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di ottenere maggiori efficienze.
Come funzionano i sistemi fotovoltaici
La cella fotovoltaica è il componente base di un impianto fotovoltaico. Le singole celle possono variare in dimensioni da circa 0,5 pollici a circa 4 pollici in larghezza. Tuttavia, una cella produce solo 1 o 2 watt, che è sufficiente elettricità per piccoli usi.
Le celle fotovoltaiche sono collegate elettricamente in un modulo e il pannello fotovoltaico è imballato e resistente alle intemperie. I moduli fotovoltaici variano in termini di dimensioni e quantità di elettricità che possono produrre.
La capacità di generazione di energia del modulo fotovoltaico aumenta con il numero di celle nel modulo o nell’area di superficie del modulo. I moduli fotovoltaici possono essere collegati in gruppi per formare un array fotovoltaico.
Un campo fotovoltaico può essere composto da due o centinaia di moduli fotovoltaici. Il numero di moduli fotovoltaici collegati in una matrice fotovoltaica determina la quantità totale di elettricità che la matrice può generare.
Le celle fotovoltaiche generano elettricità dalla corrente continua (CC). Questa corrente continua può essere utilizzata per caricare batterie che, a loro volta, alimentano dispositivi che utilizzano corrente elettrica diretta. Quasi tutta l’elettricità è fornita come corrente alternata (AC) nei sistemi di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. I dispositivi chiamati inverter sono utilizzati nei moduli o negli array fotovoltaici per convertire l’elettricità CC in corrente alternata.
Le celle e i moduli fotovoltaici produrranno la maggior quantità di elettricità quando sono direttamente orientati verso il sole. I moduli fotovoltaici e gli array possono utilizzare sistemi di tracciamento che spostano i moduli per affrontare costantemente il sole, ma questi sistemi sono costosi.
La maggior parte dei sistemi fotovoltaici ha moduli in una posizione fissa con i moduli orientati direttamente a sud (nell’emisfero nord, direttamente a nord nell’emisfero sud) e con un angolo che ottimizza le prestazioni fisiche ed economiche del sistema
Applicazioni di sistemi fotovoltaici
I più piccoli sistemi di kit solari fotovoltaici, calcolatori di potenza e orologi da polso.
I sistemi più grandi possono fornire energia elettrica per pompare acqua, alimentare apparecchiature di comunicazione, fornire elettricità per una casa o azienda, o formare grandi matrici che forniscono elettricità a migliaia di consumatori di elettricità.
Alcuni vantaggi dei sistemi fotovoltaici sono
Gli impianti fotovoltaici possono fornire elettricità in luoghi in cui non esistono sistemi di distribuzione di energia elettrica (linee elettriche) e possono anche fornire elettricità a una rete elettrica.
Gli array fotovoltaici possono essere installati rapidamente e possono essere di qualsiasi dimensione.
L’impatto ambientale dei sistemi fotovoltaici è minimo
Maggiori informazioni sull’energia solare fotovoltaica
Energia fotovoltaica: storia
La prima cella fotovoltaica pratica fu sviluppata nel 1954 dai ricercatori di Bell Telephone. Dalla fine degli anni ’50, le celle fotovoltaiche venivano utilizzate per alimentare i satelliti spaziali statunitensi. UU.
Quindi, erano ampiamente utilizzati per piccoli prodotti elettronici di consumo come calcolatrici e orologi. Alla fine degli anni ’70, i pannelli fotovoltaici fornivano elettricità in località remote o off-grid che non avevano linee elettriche.
Dal 2004, la maggior parte dei pannelli solari fotovoltaici installati negli Stati Uniti si trova in sistemi collegati alla rete in case, edifici e centri di energia della stazione centrale.
I progressi tecnologici, i minori costi dei sistemi fotovoltaici e vari incentivi finanziari e politiche governative hanno contribuito a espandere notevolmente l’uso dell’energia fotovoltaica dalla metà degli anni Novanta.
Centinaia di migliaia di sistemi fotovoltaici collegati alla rete sono ora installati negli Stati Uniti.
La US Energy Information Administration UU. (EIA) calcola che nel 2017 sono stati generati quasi 50 miliardi di kilowattora (kWh) di elettricità nelle centrali elettriche fotovoltaiche su scala di servizi pubblici.
Le centrali elettriche su scala aziendale hanno almeno 1.000 kilowatt (o un megawatt) di capacità di generazione elettrica. . L’EIA stima che 24 miliardi di kWh siano stati generati da sistemi fotovoltaici collegati alla rete su piccola scala nel 2018
