LA POTENZA DI UN PANNELLO FOTOVOLTAICO
Quando le cellule fotovoltaiche della luce solare mentre collegato ad un carico esterno, funzionano come generatore di potenza e genera valori di corrente e tensione sono variabili in funzione della temperatura e irraggiamento ( magnitudine descrive radiazioni o intensità di luce solare che ci raggiunge come una potenza istantanea per unità di superficie, W / m2 o unità equivalenti)
In quel momento e dal punto di lavoro imposto dal carico (questo significa che, ad esempio, se il nostro pannello è collegato a una batteria da 12 V, limiterà la tensione di uscita del pannello, a 12V ).
In questo articolo daremo un’occhiata alla potenza di un pannello fotovoltaico, in altre parole vedremo qual è la potenza di uscita di un pannello solare.
LA POTENZA DI UN PANNELLO FOTOVOLTAICO
Il pannello fotovoltaico converte la luce in elettricità
Abbiamo già visto che le cellule fotovoltaiche utilizzano la luce per generare elettricità e ci sono diversi tipi di tecnologie disponibili celle solari, compresa monocristallino, policristallino e film sottile che può essere utilizzato per produrre un pannello fotovoltaico .
La potenza in watt, energia generata da questi diversi celle fotovoltaiche quando esposti alla luce solare diretta, è approssimativamente la stessa per ogni pannello ed è dato come il prodotto di tensione corrente ( P = V x I ).
La quantità di energia elettrica generata da una singola cella fotovoltaica ai suoi terminali di uscita dipende dalla quantità di radiazione solare che raggiunge la sua giunzione PN, così come la percentuale di radiazione solare che effettivamente converte in elettricità, in altre parole, la sua efficienza.
Tensione della cella solare
Come potete vedere nella figura, la corrente di uscita di un pannello solare varia in modo non lineare con la tensione del pannello. In condizioni di cortocircuito, la potenza di uscita è zero poiché la tensione di uscita è zero.
In condizioni di circuito aperto, la potenza di uscita è zero poiché la corrente di uscita è zero. La maggior parte dei produttori di pannelli solari specificherà la tensione del pannello alla massima potenza (V MP ).
Questa tensione è in genere circa il 70-80% della tensione a circuito aperto del pannello (V OC ). Nella figura 1, la potenza massima è di 140 W con V MP leggermente inferiore a 32 V e I MP inferiore a 4,5 A.
Idealmente, qualsiasi sistema che utilizza un pannello solare opererebbe quel pannello alla sua massima potenza di uscita. Ciò è particolarmente vero nel caso di un caricabatterie a energia solare, in cui l’obiettivo, presumibilmente, è quello di catturare e immagazzinare il più possibile l’energia solare nel più breve tempo possibile.
In altre parole, dal momento che non possiamo prevedere la disponibilità o l’intensità dell’energia solare, dobbiamo sfruttare la maggiore energia possibile mentre c’è energia disponibile.
Una singola cella fotovoltaica produce una “tensione di circuito aperto” ( V OC ) da circa 0,5 a 0,6 volt a 25 o C (in genere circa 0,58 V), indipendentemente dalla loro ampiezza.
Questa tensione di cella rimane abbastanza costante fintantoché vi è abbastanza luce di irradiazione dalla luce solare a opaca a luminosa. La tensione a circuito aperto significa che la cella fotovoltaica non è collegata a nessun carico esterno e, pertanto, non produce alcun flusso di corrente.
Se collegato a un carico esterno, ad esempio una luce, la tensione di uscita della singola cella scende a circa 0,46 volt o 460 mV (460 millivolt) quando la corrente elettrica inizia a scorrere e rimarrà intorno a questo livello di tensione indipendentemente dal sole. intensità.
Questa diminuzione della tensione di uscita è causata dalla resistenza e dalle perdite di potenza all’interno della struttura cellulare, nonché dai conduttori metallici depositati sulla superficie delle celle.
La temperatura influenza anche la tensione di uscita dell’energia fotovoltaica. Maggiore è la temperatura, minore è la tensione di uscita della cella mentre la cella degrada in condizioni di caldo.
Pertanto, in pieno sole, la tensione di uscita viene ridotta di circa il 5% per ogni aumento di 25 ° C della temperatura della cella. Quindi, i pannelli fotovoltaici con più celle solari sono consigliati per climi molto caldi rispetto a quelli che verrebbero utilizzati in quelli più freddi per compensare le perdite di potenza in uscita dovute alle alte temperature.
Corrente della cella solare
A differenza delle cellule fotovoltaiche tensione, l’uscita CC ( I ), tuttavia, varia direttamente con la quantità o l’intensità della luce solare (energia fotonica) cade sulla faccia della cella fotovoltaica. In aggiunta, la corrente di uscita è direttamente proporzionale alla superficie delle cellule, poiché più grande è la cellula, l’ energia più luce entra nella cellula.
Quindi, più luce solare entra nella cella, più corrente produrrà. Le celle fotovoltaiche con elevate uscite di corrente sono generalmente più desiderabili, ma maggiore è l’uscita di corrente, più costerà.
LA POTENZA DI UN PANNELLO FOTOVOLTAICO
Abbiamo detto in precedenza che la potenza di uscita di una cella solare fotovoltaica è espressa in watt ed è uguale al prodotto della tensione per corrente ( V x I ) e questo è vero.
La tensione operativa ottimale di una cella FV sotto carico è di circa 0,46 volt alle normali temperature di funzionamento, generando una corrente in pieno sole di circa tre ampere.
Quindi la potenza di uscita di una tipica cella solare fotovoltaica può essere calcolata come: P = V x I = 0,46 x 3 = 1,38 watt . Ora, questo può andare bene per alimentare una calcolatrice, un piccolo caricabatterie solare o una lampada da giardino, ma questo 1.38 watt non è davvero abbastanza energia per fare qualsiasi lavoro utilizzabile.
Tuttavia, le singole celle solari fotovoltaiche possono essere collegate elettricamente in serie (a catena) per ottenere la tensione desiderata quando vengono aggiunte le tensioni di serie.
O collegato in parallelo (fianco a fianco) per ottenere la corrente desiderata quando vengono aggiunte correnti parallele. Quindi, qualsiasi combinazione di due o più celle fotovoltaiche può essere collegata insieme in una combinazione in serie e / o in parallelo per fornire qualsiasi tensione, corrente e potenza in uscita che produce un pannello fotovoltaico.
Nell’uso pratico, la cella fotovoltaica opera nella parte lineare della sua curva caratteristica IV e fornisce approssimativamente la stessa corrente del cortocircuito. La potenza fornita dal pannello solare alla batteria e il carico collegato in parallelo con il pannello è: P = V x I .
Ad esempio, se colleghiamo insieme in serie dieci dieci celle fotovoltaiche da 0,46 volt del nostro ultimo esempio per produrre un pannello solare fotovoltaico, la nuova tensione di uscita sarebbe 0,46 x 10 o 4,6 volt, ma la corrente è ancora lo stesso in 3A (circuito serie)
Quindi, la potenza totale in uscita è aumentata di dieci volte fino a raggiungere 13,8 watt di potenza massima. Le singole celle solari fotovoltaiche possono essere collegate insieme per produrre un “pannello solare fotovoltaico” più grande o un modulo solare, come vengono anche chiamati, con potenze da 50 a 200 watt più picco possibile.
In pratica, per migliorare l’efficienza e la praticità, più celle fotovoltaiche sono collegate insieme in una combinazione in serie e / o in parallelo per produrre la tensione richiesta e la potenza massima.
