La corrente elettrica può essere prodotta in molti modi. Anche i sistemi fotovoltaici possono essere variati, e ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Tuttavia, ogni impianto fotovoltaico (PV) ha un elemento essenziale comune, ovvero i pannelli fotovoltaici. Il principale vantaggio del fotovoltaico è la possibilità di utilizzarlo ovunque arrivi la radiazione solare. Il sistema funziona sia in cooperazione con la rete elettrica che in autonomia.
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Impianti fotovoltaici e loro realizzazione
Schema di un impianto fotovoltaico (PV)
Gli impianti fotovoltaici occupano un posto speciale tra le fonti energetiche rinnovabili. A differenza delle risorse fossili, il sole può fornire energia per molto tempo - forse la nostra stella durerà più a lungo della civiltà umana. Per questo motivo il fotovoltaico permette di autoprodurre energia elettrica e di utilizzarla direttamente in una casa di piccole dimensioni.
La corrente elettrica è il movimento di particelle libere e cariche. Il sole emette radiazioni, ma per generare una corrente elettrica deve colpire una cella costituita da un semiconduttore. La cella ha un effetto fotoelettrico e converte la luce solare in elettricità. Finché i raggi cadono sulla cellula, i fotoni rilasciano gli elettroni in essa contenuti e, muovendosi, generano una corrente continua. Le singole celle a bassa potenza vengono combinate in set e set di celle in pannelli fotovoltaici.
Lo schema dell'impianto fotovoltaico comprende molti pannelli e inoltre dispositivi che adeguano la corrente generata ai parametri richiesti dai tipici ricevitori e dalla costruzione per il loro montaggio. Sono pochissimi gli elettrodomestici che possono essere alimentati in corrente continua; solitamente si tratta di corrente alternata a 230 V. Per alimentare i carichi con corrente alternata è necessario un inverter. Se il sistema deve essere off-grid, è necessario utilizzare una batteria che immagazzini l'energia generata durante il giorno.
Modi pratici di utilizzo del fotovoltaico
Esistono sostanzialmente due diverse tipologie di utilizzo del fotovoltaico. Il primo è quello di collegare l'impianto alla rete elettrica, dove verrà immagazzinata l'elettricità generata. La seconda tipologia comprende gli impianti off-grid, autonomi e non connessi alla rete.
Le installazioni in rete sono il modo più comune di utilizzare l'energia elettrica da impianti fotovoltaici. In questo caso, l'energia elettrica prodotta viene trasferita alla rete e, allo stesso tempo, prelevata da questa rete in base alle esigenze. Inoltre, è possibile rifornirsi in qualsiasi momento dalle risorse generali della rete pubblica. Questo è importante quando la propria installazione FV fornisce troppa poca elettricità o non la produce affatto in condizioni meteorologiche sfavorevoli.
Il prezzo di un impianto fotovoltaico per una casa unifamiliare media è di circa 20.000 PLN. Sebbene la spesa una tantum non sia piccola, l'intero investimento è molto redditizio e si ripaga rapidamente. Il prezzo dell'elettricità è ancora in crescita e disporre di una propria fonte di energia elettrica significa che dopo qualche tempo si possono avere praticamente zero costi, non solo per l'illuminazione, ma anche per il riscaldamento della casa, ad esempio con una pompa di calore. Se stai cercando altri consigli, dai un'occhiata anche tu articoli sul fotovoltaico raccolti qui.
Impianti fotovoltaici off grid e on grid
Il sistema on grid nel fotovoltaico
parola inglese griglia = "Rete" nell'ambito del fotovoltaico indica una rete elettrica esistente. Un sistema on grid è un impianto che produce energia elettrica che viene successivamente immagazzinata nella rete pubblica. Oltre ad un generatore solare, cioè una serie di pannelli policristallini o monocristallini, è necessario un cosiddetto inverter che converta la corrente continua dal fotovoltaico alla rete alternata.
L'inverter sincronizza l'impianto FV con la rete e funge da backup in caso di guasto della rete. Non è necessario utilizzare la batteria in quanto tutta l'energia generata può essere assorbita dalla rete. Per poter regolare i conti con la società di servizi è necessario uno speciale contatore bidirezionale.
Il contatore bidirezionale conta l'energia che è stata generata nell'impianto fotovoltaico e ceduta alla rete, e l'energia da questa rete prelevata per il fabbisogno della casa. Un prosumer, cioè un produttore di energia che è anche il suo consumatore, ha la possibilità di stipulare un contratto con una società energetica. Questo risolve il problema più serio di ogni singola centrale elettrica, ovvero l'accumulo di energia elettrica. La contabilità viene solitamente effettuata su base annuale.
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Sistema off grid nel fotovoltaico
Nei luoghi in cui la connessione alla rete elettrica è impossibile, o quando l'utente desidera essere completamente indipendente, vengono installati impianti fotovoltaici autonomi fuori rete. Un tale sistema off-grid richiede l'autoraccolta di elettricità. Le soluzioni off grid hanno avuto più successo all'inizio del periodo fotovoltaico.
Gli impianti fotovoltaici autonomi possono indirizzare l'energia generata per un utilizzo diretto sotto forma di corrente continua, oppure alimentare carichi con corrente alternata tramite inverter. Nella soluzione DC, l'energia viene immagazzinata in batterie, da dove può essere prelevata in modo continuativo. Un apposito regolatore protegge le batterie da scariche eccessive e sovraccarichi.
Al giorno d'oggi, vengono utilizzati principalmente nei rifugi estivi, nei rifugi di montagna, lontani dalle reti di trasmissione. Il sistema off grid funziona bene anche su barche e case mobili; viene utilizzato per alimentare pompe idriche e impianti di desalinizzazione. Ha una quota di mercato significativa nei paesi in via di sviluppo. Secondo le stime di Greenpeace, negli anni '30 oltre 2 miliardi di persone utilizzeranno l'elettricità generata nel sistema off grid.
Somiglianze e differenze tra sistemi off grid e on grid
Un elemento essenziale di ogni impianto fotovoltaico sono i pannelli che convertono l'energia della radiazione solare in energia elettrica. Le differenze tra i due sistemi off grid e on grid riguardano solo le modalità di ulteriore gestione dell'energia ottenuta. La scelta dell'impianto dipende principalmente dall'ubicazione dell'impianto: l'assenza o la notevole distanza dalla rete elettrica esistente indica chiaramente un impianto fotovoltaico autonomo.
Lo svantaggio del costo relativamente elevato degli impianti fotovoltaici è più che compensato dai numerosi vantaggi di questa fonte di energia. Questi includono la possibilità di fornire ricevitori elettrici - illuminazione, dispositivi elettrici, riscaldamento - in luoghi lontani dalla rete elettrica. Collegando l'impianto alla rete, invece, si ha la comodità di alimentare la casa con energia a basso costo, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche e dall'irraggiamento solare attuale.
