Come funziona un impianto fotovoltaico: dal sole alla generazione di energia pulita "self made"

Le energie rinnovabili rappresentano certamente una delle tematiche maggiormente sviscerate negli ultimi anni, in virtù non solo dell’ormai prossimo target della neutralità climatica entro il 2050, ma anche grazie a una consapevolezza crescente di famiglie e imprese verso tematiche afferenti la sostenibilità in senso ampio e le energie pulite.

Oggi, grazie alle energie rinnovabili, è possibile coniugare maggiore sostenibilità ed efficienza energetica.

L’energia fotovoltaica rappresenta una delle fonti di produzione di energia elettrica rinnovabile, tra le più diffuse in Italia e nel Mondo. Parliamo di un sistema di generazione di corrente elettrica, altamente efficiente e sostenibile, basato sull’utilizzo di una fonte di energia rinnovabile e inesauribile, simbolo di vita da tempi immemorabili: il sole. Il fotovoltaico costituisce ad oggi una tecnologia ideale per la gestione dei costi energetici aziendali e domestici, nel rispetto delle sempre maggiori necessità di sostenibilità ambientale e neutralità climatica.

In questo articolo, esploreremo come funziona un impianto fotovoltaico, dalla radiazione solare, ai principali componenti di un impianto solare, alla generazione di energia.

L'energia solare e il fotovoltaico

L'energia solare, principale fonte di energia rinnovabile presente sul pianeta, è l'energia associata alla radiazione solare. Si tratta di una forma di energia preziosa, impiegata per la produzione di energia elettrica e termica per mezzo della radiazione solare. Tra i notevoli vantaggi ad essa associata, certamente di fondamentale importanza la sua natura inesauribile e pulita al tempo stesso, nonché la sua “democraticità” essendo una fonte di energia davvero disponibile per tutti.

Dall’energia solare è possibile ricavare elettricità e calore, secondo metodologie differenti: il solare fotovoltaico, il solare termico, il solare termodinamico.

Il solare fotovoltaico rappresenta certamente una delle opzioni più diffuse per valorizzare l’energia solare. Nel dettaglio, quando parliamo di fotovoltaico parliamo di un sistema in grado di trasformare la radiazione solare in energia elettrica. Questo processo può trovare applicazione non solo in ambito domestico, ma anche nei più disparati settori industriali per la produzione di elettricità su larga scala.

Il fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico è composto da vari componenti che lavorano insieme per convertire l'energia solare in elettricità. Un impianto fotovoltaico si compone, semplificandone la struttura tecnica complessa, di una serie di elementi essenziali tra cui:

Moduli fotovoltaici: I moduli fotovoltaici, comunemente chiamati pannelli solari, sono costituiti da celle fotovoltaiche (tipicamente silicio cristallino), assemblate e collegate tra loro in modo da ottenere i valori di potenza e dimensioni volute. La luce solare che colpisce il modulo, è in grado provocare l’effetto fotovoltaico, che si traduce in una corrente continua.
Inverter: L' inverter è un dispositivo essenziale che converte la corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici in corrente alternata, che è il tipo di corrente utilizzato nella maggior parte delle applicazioni domestiche e industriali.
Sistemi di accumulo: Alcuni impianti fotovoltaici includono sistemi di stoccaggio dell'energia, comunemente definiti batterie di accumulo. Le batterie di accumulo hanno un notevole impatto in termini di incremento dell’efficienza stessa dell’impianto. Semplificandone il funzionamento, i sistemi di accumulo consentendo di immagazzinare l'elettricità prodotta durante le ore di maggiore produzione dell’impianto per poi disporne in seguito in momenti quali le ore notturne o in momenti di bassa produzione solare.
Sistema di monitoraggio: Tale sistema permette di monitorare una serie di parametri quali ad esempio consumi, produzione di energia elettrica, energia immessa in rete e altre informazioni atte a massimizzare l’efficienza del sistema fotovoltaico stesso ed individuare più facilmente la presenza di guasti.
Contatore bidirezionale: Per le installazioni domestiche o connesse alla rete, un contatore bidirezionale tiene traccia della quantità di energia prodotta dall'impianto fotovoltaico e dell'energia consumata. Questo contatore registra sia l'energia prelevata dalla rete quando l'impianto fotovoltaico non è in grado di soddisfare il fabbisogno, sia l'energia iniettata nella rete quando l'impianto produce più energia di quella consumata.

Il funzionamento dell'impianto fotovoltaico

Parliamo di un sistema dal funzionamento puntuale e articolato che, in una logica di semplificazione esplicativa non accademica, può essere suddiviso nelle seguenti fasi:

Captazione dell’energia solare: I moduli fotovoltaici sono progettati per captare la radiazione solare. Quando la radiazione solare incide sulle celle fotovoltaiche all'interno dei moduli interagisce con le cariche elettriche presenti all’interno del materiale semiconduttore, generando quindi l'effetto fotovoltaico.
Generazione di corrente continua: La presenza di un campo elettrico all’interno del semiconduttore permette la migrazione delle cariche elettriche, determinando quindi la corrente elettrica. Questa corrente è di tipo continuo.
Conversione da corrente continua a corrente alternata: La corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici viene inviata all'inverter. L'inverter converte questa corrente continua in corrente alternata, che è compatibile con la maggior parte dei sistemi elettrici domestici e industriali.
Utilizzo dell'elettricità: L'elettricità prodotta dall'impianto fotovoltaico può essere utilizzata direttamente per alimentare elettricamente i dispositivi all'interno di una casa o un'azienda. Se l'energia prodotta supera il fabbisogno, l'eccesso viene ceduto alla rete elettrica con conseguente valorizzazione dello stesso.
Stoccaggio dell'energia (opzionale): Se l'impianto fotovoltaico è dotato di sistemi di stoccaggio, come le batterie, l'elettricità prodotta in eccesso durante il giorno può essere immagazzinata per essere utilizzata in momenti di bassa produzione solare, come ad esempio di notte.
Integrazione con la rete elettrica: Gli impianti fotovoltaici sono essenzialmente collegati alla rete elettrica. L'energia prodotta in eccesso può essere iniettata nella rete, contribuendo alla produzione di energia pulita per la comunità. Durante i periodi di bassa produzione solare, l'energia può essere prelevata dalla rete persoddisfare il fabbisogno.

Conclusioni

L'energia solare è una vera e propria rivoluzione nel campo della produzione di energia elettrica, finalmente reputata in seguito a notevoli upgrade tecnologici un investimento di valore sostenibile, fonte di numerosi vantaggi ambientali, economici e sociali. Un impianto fotovoltaico, ad oggi, può aiutare a ridurre i costi energetici e limitare l'impatto ambientale negativo associato all'utilizzo di fonti di energia tradizionali.

Southenergy da 15 anni opera nel settore delle energie rinnovabili secondo principi di sostenibilità, con l’obiettivo di diffondere una cultura energetica che si basi su concetti come rispetto, competenza, qualità ed efficienza. Le aree di attività in cui opera Southenergy vanno dalla progettazione e realizzazione di impianti fotovoltaici chiavi in mano, alla valorizzazione di impianti preesistenti mediate attività di repowering e revamping, preservando a 360° i progetti anche mediante attività cruciali quali O&M (operation and maintenance), due diligence, asset management e monitoraggio.

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