L’energia solare fotovoltaica appartiene alla classe delle fonti rinnovabili classificate come convenzionali, stessa categoria alla quale appartengono anche l’eolico e l’idroelettrico, entrambe assai sfruttate sul territorio italiano.
Come solitamente avviene, le nuove tecnologie presentano inizialmente un costo elevato, che viene abbattuto a causa del progresso scientifico e dell’economia di massa: questo è il caso della diminuzione del costo dei pannelli solari.
Al giorno d’oggi, sempre più aziende sono specializzate nella messa in opera di impianti fotovoltaici fatti su misura del cliente, in base alle sue esigenze d’uso.
Molto interessante è capire il funzionamento di una cella solare, l’unità base del pannello fotovoltaico, e la reale convenienza di un’eventuale installazione di un’impianto.
L’effetto fotovoltaico è il fenomeno che permette la produzione di energia mediante la radiazione solare.
Esso fu scoperto da A. Becquerel nel 1839 e teorizzato da A. Einstein settant’anni dopo nel 1905, e consiste nella produzione di elettroni da parte di un materiale semiconduttore (es. Il silicio), investito da radiazione luminosa.
È nella seconda metà del 900 che si comprese l’enorme potenzialità dell’effetto fotovoltaico: dapprima usato solamente in ambito spaziale dato l’iniziale costo proibitivo, a partire dagli anni ’80 comparvero sul mercato i primissimi pannelli fotovoltaici adatti anche all’uso residenziale.
La classica cella fotovoltaica è costituita da una superficie quadrata di materiale semiconduttore, il più usato è generalmente il Silicio purissimo (di grado solare) “drogato” con atomi di Fosforo e Boro, di lato 156 mm e con uno spessore di circa 0.2 mm, collegata a due terminali elettrici P e N. Una cella fotovoltaica commerciale ha generalmente una tensione di uscita di circa 0.5 V ed eroga una corrente di circa 4 Ampere, anche se quest’ultimo parametro dipende fortemente dall’irraggiamento a cui è sottoposta e dalla temperatura di funzionamento.
Un modulo fotovoltaico è formato dal collegamento in serie di più celle, e si ottiene così una tensione nominale di 12 o 24 V. Nel modulo, lo strato di celle è protetto da una lastra di vetro temperato e posteriormente da un materiale plastico, commercialmente chiamato tedlar.
Più moduli collegati in serie/parallelo costituiscono un pannello fotovoltaico. È giusto tenere presente che una cella fotovoltaica si comporta come una pila elettrica. La tensione aumenta collegando più celle in serie, mentre con un collegamento in parallelo delle stesse celle aumenta la corrente erogata.
Le dimensioni di un impianto vanno da un solo pannello, fino a più campi fotovoltaici (in gergo array fotovoltaici) connessi tra loro. In ogni caso è necessario installare uno o più inverter affinché l’impianto possa essere collegato alla rete.
Infatti il pannello fotovoltaico produce corrente continua, è compito dell’inverter convertire la corrente da continua ad alternata, in modo da adeguare la tensione dei pannelli solari cosicché possa ritenersi utilizzabile dall’utente che l’ha prodotta (le apparecchiature domestiche funzionano in AC).
La corrente alternata in eccesso può essere venduta all’ente gestore dell’energia elettrica (solitamente ENEL), dalla quale riceveremo un conguaglio dovuto alla vendita.
Dunque maggiore sarà la quota di energia elettrica venduta, maggiore saranno anche le entrate che riceveremo.
Il rendimento (o efficienza di conversione) di un modulo, è dato dal rapporto percentuale tra la potenza elettrica massima prodotta (espressa in kW di picco, kWp), e la potenza d’irraggiamento incidente espressa in kW. Il rendimento dipende dal tipo di materiale usato nelle celle e da altri fattori come l’esposizione, la latitudine del sito e la temperatura di funzionamento.
Infatti il rendimento delle celle solari aumenta con l’abbassarsi della temperatura ambiente.
Un ulteriore parametro utile per comprendere per la resa di un impianto sono le cosiddette ore equivalenti, calcolate come rapporto tra i kWh prodotti in un anno di funzionamento e la potenza nominale dell’impianto in kWp.
Oggi molte aziende offrono l’installazione di impianti fotovoltaici per uso domestico attraverso i diversi tipi di finanziamento, che permettono di ammortizzare l’intera spesa nell’arco di 8/10 anni.
L’installazione di un impianto solare ben dimensionato, permette all’utente di diventare energeticamente autosufficiente, dandogli inoltre la possibilità di vendere l’energia prodotta in eccesso al gestore della rete elettrica.
Ciò comporta, dopo il tempo necessario all’ammortizzamento dell’impianto, di realizzare solamente profitti dati dalla cessione di energia elettrica che l’impianto produce in eccesso.