I pannelli fotovoltaici raccolgono i raggi solari e li trasformano istantaneamente in energia elettrica, grazie ai semiconduttori “modificati” con cui sono realizzate le celle fotovoltaiche. Quelli maggiormente utilizzati sono pannelli in silicio cristallino e si suddividono in due categorie: Monocristallini e Policristallini
MONOCRISTALLINI: sono pannelli omogenei a cristallo singolo, prodotti da cristallo di silicio di elevata purezza. Il lingotto di silicio monocristallino, di forma cilindrica del diametro di 13-20 cm e 200 cm di lunghezza, viene ottenuto per accrescimento di un cristallo filiforme in lenta rotazione. Successivamente, tale cilindro viene opportunamente suddiviso in wafer dello spessore di 200-250μm e la superficie superiore viene trattata producendo dei microsolchi aventi lo scopo di minimizzare le perdite per riflessione. Il vantaggio principale di queste celle è il rendimento (18-22%), cui si associa una durata elevata ed il mantenimento delle caratteristiche nel tempo. Pannelli realizzati con tale tecnologia sono generalmente caratterizzati da un’omogenea colorazione blu scuro.
POLICRISTALLINI: sono pannelli in cui i cristalli che compongono le celle si aggregano tra loro con forma ed orientamenti diversi. Le iridescenze tipiche delle celle in silicio policristallino sono infatti dovute al diverso orientamento dei cristalli ed il conseguente diverso comportamento nei confronti della luce. Il lingotto di silicio policristallino e ottenuto mediante un processo di fusione e colato in un contenitore a forma di parallelepipedo. I wafers che si ottengono presentano forma squadrata e caratteristi che striature con spessore di 180-300μm. Il rendimento è inferiore al monocristallino (12-14%), ma anche il relativo prezzo. La durata è comunque elevata (paragonabile al monocristallino) e anche il mantenimento delle prestazioni nel tempo (garanti to almeno l’80% del rendimento iniziale dopo 25 anni). Le celle con tale tecnologia sono riconoscibili all’aspetto superficiale in cui si intravedono i grani cristallini.
Un modulo fotovoltaico tipo, formato da 60 celle, ha una superficie di circa 1,7 metri quadrati ed eroga, in condizioni standard, circa 300/400 W. La potenza nominale dell’impianto fotovoltaico parte da un kilowatt e arriva fino all’ordine dei megawatt. Le potenze tipiche ammontano a 3/6 kWp per impianti residenziali su tetto, da 10 a 20 kWp per impianti commerciali (ad esempio su capannoni), fino ai 500 kWp per strutture industriali e da 500 a 800 kWp per l’impiego in centrali fotovoltaiche.
Ogni pannello, mediamente è costituito da vari materiali:
- Vetro 15 kg
- Plastica 2,8 kg
- Alluminio 2 kg
- Polvere di silicio 1 kg
- Rame 0,14 kg
Abbiamo già parlato dello smaltimento dei pannelli e ti ricordiamo che tali materiali sono una vera e propria “miniera d’oro” e vengono riciclati quasi totalmente.
Attualmente moduli da 400W 450W sono da considerarsi standard, però la ricerca va avanti per aumentarne l’efficienza. Attualmente esistono moduli da 500W, ma di dimensioni maggiori rispetto a quelle standard. Si parla addirittura di pannelli da 800W ma con dimensioni molto maggiori di 2,2mt per 1,7mt.
OTTIMIZZATORI: Al fine di migliorare la potenza dei moduli fotovoltaici, esistono gli ottimizzatori di potenza che fungono da convertitore di corrente continua e viene collegato dall’installatore a ciascun modulo fotovoltaico, diventando così un modulo intelligente. Gli ottimizzatori di potenza aumentano la produzione di energia prodotta dagli impianti fotovoltaici inseguendo costantemente il punto di massima potenza (MPPT: Maximum Power Point Tracker) di ogni singolo modulo. Inoltre, gli ottimizzatori di potenza monitorano le prestazioni di ciascun modulo e comunicano alla piattaforma di monitoraggio i dati relativi alle prestazioni per una manutenzione a livello di modulo con il miglior rapporto costi-benefici. Sono raccomandati nel caso in cui ci fosse un ombreggiamento di alcuni pannelli rispetto ad una intera stringa. In questo modo il calo di produzione si limiterebbe solo a quei pannelli ottimizzati invece che interessare tutta la stringa.
Sicuramente nei prossimi anni assisteremo a miglioramenti sull’efficienza che permetteranno di rivoluzionare questo settore in costante crescita.
Roberto Finotti e Maurizio Meacci
Tutor Megà
