Fotovoltaico è sinonimo di energia solare. Scopriamo insieme come può essere sfruttata l’energia solare e  quali sono le sue applicazioni

L’energia dal sole

I processi di fusione nucleare che avvengono nel sole, trasformano atomi di idrogeno in atomi di elio, sprigionando una potenza di 36 x 1024 Watt.
Una parte di questa potenza, e più precisamente con una media di 1367 W/m2 (costante solare), investe il pianeta terra. Una risorsa energetica che da sola sarebbe in grado di soddisfare il fabbisogno di energia primaria di tutto il mondo.
Dal punto di vista meteorologico, l’ Italia offre indubbie potenzialità per il solare termico. L’ insolazione media annua, varia tra i 1200 e 1750 W/m2, con con una differenza tra Nord e Sud di circa il 40 %. Con queste condizioni è possibile risparmiare fino al 40 % dell’energia primaria necessaria per il riscaldamento dell’acqua calda e degli ambienti.

Principio base

Il fenomeno che permette di tirar fuori energia elettrica dai moderni impianti fotovoltaici è l’effetto fotovoltaico. La scoperta di tale fenomeno (effetto fotoelettrico), valse il premio Nobel ad Albert Einstein nel 1905, che scoprì una presenza di natura corpuscolare all’interno delle onde elettromagnetiche: il fotone.
Il fotone, colpendo la cella fotovoltaica, riesce a spezzare il legame elettrostatico tra due atomi di silicio, e rende l’elettrone di legame libero di muoversi.
Questa “libertà” dell’elettrone, viene pilotata con trattamenti fisici e chimici che permettono di creare un flusso ordinato di elettroni, dando luogo all’ energia elettrica.

Componenti

Un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica (“on alone” o ”grid connected”) è composto da:

• 1. moduli fotovoltaici
  2. struttura di montaggio
  3. convertitori statici (inverter)

I moduli fotovoltaici possono essere di due tipi: al silicio cristallino e al film sottile. A loro volta i moduli al silicio cristallino si possono dividere in moduli con celle al silicio monocristallino o con celle al silicio policristallino che vengono assemblate fra loro.
I moduli al film sottile sono costituiti da sottilissimi strati di materiale semiconduttore adagiati su superfici di appoggio in vetro temperato.
Il sostegno dei moduli fotovoltaici è assicurato dalla struttura di montaggio. Tale struttura deve avere caratteristiche di resistenza agli agenti atmosferici, agli sbalzi termici, ma allo stesso tempo garantire leggerezza, facilità di manutenzione (sostituzione dei moduli) e una vita utile di almeno 20 anni.
Gli inverter sono dispositivi in grado di convertire la corrente a tensione continua generata dai moduli fotovoltaici, in corrente a tensione alternata necessaria per il funzionamento degli elettrodomestici delle nostre case.

NOTA: per un sistema fotovoltaico non allacciato alla rete (“stand alone” o ”off grid”), l’impianto deve prevedere anche un banco di batterie in grado di accumulare ed erogare al momento del bisogno e nella misura richiesta.

Rendimento

Una cella fotovoltaica al silicio è in grado di trasformare in energia elettrica solo il 17 % dell’energia luminosa del sole. In laboratorio si sono ottenuti rendimenti del 33 % utilizzandi al posto del silicio, l’arseniuro di gallio.
Nell’assemblare le celle fotovoltaiche in pannello fotovoltaico, si perde un 10 % a causa dello schermo protettivo, e un altro 15 % per il fatto che le celle, per la loro configurazione geomentrica, non riescono a coprire completamente la superficie, lasciando degli spazi vuoti. In definitiva, il rendimento di un pannello fotovoltaico, si attesta intorno al 13 %.

Quanto costa?

Attualmente il mercato del fotovoltaico vive un momento di pieno sviluppo. Questo comporta un’ ampia offerta di prodotti con differenti caratteristiche, e differenti prezzi soggetti alle leggi di mercato.

E’ quindi molto difficile precisare il costo di un impianto per ogni kW prodotto, anche perché il rendimento stesso dell’impianto, è molto influenzato dall’ubicazione (insolazione, ombre, inclinazione moduli, ecc….), e dalla tipologia di installazione (tetti piani o inclinati, integrati o non, ecc……..).
Volendo comunque dare un ordine di grandezza, il costo di un impianto fotovoltaico può oscillare tra i 6000 e gli 8000 euro per ogni kW prodotto, con un ingombro di circa 10 m2.

I costi di esercizio sono irrilevanti rispetto ai costi iniziali di investimento. Comunque è bene mettere in preventivo extra-costi dovuti ad un eventuale mal funzionamento dell’inverter nel corso degli anni, e la sostituzione di qualche modulo danneggiato da cause accidentali, tenendo presente che la vita media di un impianto va dai 25 ai 30 anni.

Conviene investire nel FV?

La finanziaria 2007 propone tariffe incentivanti rilevanti per ogni kW di energia elettrica prodotto da pannelli fotovoltaci in modo da ridurre il tempo di ritorno dell’investimento, inoltre ha semplificato le procedure per le presentazioni delle domande.