Come funzionano gli impianti fotovoltaici?

Magazine, 09/08/2024.

Gli impianti fotovoltaici costituiscono ad oggi una delle alternative più convenienti per produrre energia elettrica sfruttando una fonte rinnovabile.

Il loro funzionamento consente infatti di convertire direttamente la luce solare in elettricità e per questo offrono una soluzione ecologica e sostenibile per affrontare le sfide legate al cambiamento climatico e alla crescente domanda energetica.

Componenti e funzionamento di un impianto fotovoltaico

Per capire come funzionano i pannelli fotovoltaici bisogna prima di tutto conoscere i diversi componenti chiave dell’impianto, ciascuno dei quali svolge un ruolo essenziale nella generazione di energia elettrica.

I pannelli sono innanzitutto composti da celle solari realizzate con materiali semiconduttori, come ad esempio il silicio, che hanno la capacità di generare una corrente elettrica quando esposti alla luce solare.

La conversione dell'energia solare in elettricità avviene di conseguenza all'effetto fotovoltaico: quando i fotoni colpiscono le celle solari, esse liberano elettroni dagli atomi del semiconduttore e generano un flusso di corrente elettrica continua (DC).

Oltre ai pannelli solari, un impianto fotovoltaico include un inverter. Questo componente è essenziale per l’uso quotidiano dell’energia, in quanto converte la corrente continua prodotta dai pannelli in corrente alternata (AC), compatibile con la rete elettrica domestica e industriale.

Gli impianti possono essere inoltre dotati di componenti accessori quali sistemi di monitoraggio e di accumulo. Il primo, consente agli utilizzatori di controllare le prestazioni e l'efficienza del sistema in tempo reale; il secondo permette di immagazzinare l'energia prodotta in batterie da utilizzare successivamente, aumentando significativamente l'autonomia energetica dell’abitazione.

Come si determina l'efficienza dei pannelli solari

L'efficienza dei pannelli solari è il parametro che determina la capacità di un impianto di convertire l'energia solare in energia elettrica. Viene calcolata in base a vari fattori, tra cui la qualità dei materiali utilizzati, la tecnologia delle celle solari e le condizioni ambientali. Si esprime solitamente sotto forma di percentuale e rappresenta il rapporto tra l'energia elettrica prodotta e l'energia solare incidente sul pannello.

Per determinare l'efficienza di un pannello solare vengono effettuate delle misurazioni in condizioni standard di test (STC), ovvero:

• Temperatura di 25°C;

Trattandosi di un test, bisogna comunque ricordare che le condizioni reali di utilizzo possono cambiare, anche notevolmente, e influenzare le prestazioni del pannello. Ad esempio, variabili quali l'angolo di incidenza della luce, la temperatura ambiente e la presenza di ombre possono ridurre l'efficienza del sistema. È dunque importante tenere in considerazione anche il coefficiente di temperatura del pannello, che indica l'efficienza in corrispondenza a un aumento della temperatura.

Altro elemento fondamentale è il fattore di capacità. Questo parametro tiene conto delle variazioni giornaliere e stagionali della radiazione solare, oltre che delle eventuali perdite di sistema e restituisce la misura dell'energia effettivamente prodotta dall'impianto rispetto alla sua potenza nominale.

L’efficienza complessiva di un impianto fotovoltaico dipende in definitiva dall'interazione di molteplici fattori e deve essere valutata con attenzione, così da ottimizzare la progettazione e l'installazione del sistema. Per tale motivo è fondamentale rivolgersi a tecnici qualificati e procedere a una manutenzione regolare, in modo da mantenere l’impianto in perfette condizioni di funzionamento.