Pannelli solari : Come funzionano i pannelli solari?

I fondamenti della generazione e distribuzione dell'energia solare

• L'energia solare colpisce le celle solari, producendo un campo elettrico

• L'energia prodotta circola fino al bordo del pannello e in un filo conduttore

• Il filo conduttore trasmette l'energia elettrica all'inverter, dove viene convertita da corrente continua (DC) a corrente alternata (AC), che viene utilizzata per alimentare le abitazioni.

• Un altro filo trasmette l'energia elettrica in corrente alternata dall'inverter al quadro elettrico di proprietà (noto anche come quadro elettrico), distribuendo l'energia elettrica necessaria in tutta la proprietà.

• L'eventuale elettricità non necessaria al momento della produzione viene instradata tramite il contatore dell'utenza e nella rete elettrica dell'utenza.

La corrente elettrica attraverso il contatore provoca la corsa all'indietro del contatore, accreditando la tua proprietà per la generazione in eccesso.

I Pannelli solari hanno specchi per concentrare la radiazione solare per convertire l'energia solare in elettricità.

Questa energia può essere convertita in elettricità o immagazzinata in batterie o accumulatori termici.

Considerando che ogni posizione della terra riceve un po' di luce solare durante un anno, l'intensità della radiazione solare che raggiunge una data posizione sulla superficie terrestre è diversa.

I Pannelli solari catturano questa radiazione e la convertono in energia utilizzabile.

Analisi dettagliata su come funzionano i pannelli solari

Ecco una semplice guida in 3 passaggi su come funzionano effettivamente i pannelli solari.

Il sole genera energia

Per iniziare a rispondere alla domanda "come funzionano i pannelli solari?" Parliamo prima di come viene prodotta tradizionalmente l'energia elettrica.

La produzione di elettricità richiede l'uso di carburante.

Molti dei combustibili utilizzati nella produzione di energia possono avere gravi conseguenze ambientali.

I danni sono causati sia dall'estrazione che dall'uso di combustibili fossili.

Il carbone, estratto dalle montagne, viene utilizzato come combustibile nelle centrali elettriche convenzionali.

L'uranio viene estratto dalle miniere per essere utilizzato nell'energia nucleare.

Ottenere e fornire combustibili utilizzati nella generazione di energia è un processo laborioso e talvolta distruttivo.

Il processo di combustione di combustibili fossili, come carbone e gas naturale, genera inquinanti atmosferici.

L'uso dell'energia nucleare aumenta la possibilità di fughe radioattive.

Il solare, invece, funziona con un tipo di combustibile completamente diverso: la luce solare.

Non ci sono miniere, grandi condutture e nessuna luce solare naturale che cade dal cielo.

La luce del sole è abbondante, semplice da raccogliere, sicura e rispettosa dell'ambiente.

Poiché il sole è una risorsa infinita, l'energia solare viene spesso definita energia rinnovabile.

Questo è il motivo per cui alcune regioni forniranno sussidi per la configurazione solare locale.

Esistono altri tipi di energia solare, come il solare termico e il solare a concentrazione.

I pannelli solari assorbono la luce solare

Quando la luce solare viaggia alla velocità della luce a circa 93 milioni di miglia dal sole e cade su un pannello solare, inizia il processo di produzione di energia elettrica.

Il Pannello solare è molto probabilmente posizionato su un tetto soleggiato o sul terreno in un giardino o in un campo vicino.

È molto probabilmente collegato ad altri tipi di Pannelli solari popolari.

Un Pannello solare è un raggruppamento di più pannelli.

Cos'è esattamente un pannello solare?

È una struttura a quattro angoli, simile a una piastra, composta da celle di silicio, un tipo di semiconduttore.

È anche conosciuto come modulo.

Gli elettroni sono presenti nelle cellule.

Alcune sostanze (come fosforo e boro) vengono applicate alle cellule per formare un campo magnetico.

Alcune delle celle sono caricate positivamente, mentre altre sono caricate negativamente.

La luce solare interrompe gli elettroni, consentendo agli elettroni caricati negativamente di fluire su un lato della cella di silicio.

Come risultato del movimento viene prodotto un flusso o una corrente di energia elettrica.

L'elettricità viene raccolta da conduttori metallici sulla cella e trasferita ai fili.

La luce solare viene convertita in elettricità dall'inverter solare.

L'energia solare non è ancora pronta per l'uso domestico in questo momento.

È qui che entra in vigore l'installazione di un inverter solare.

Questa è una scatola di metallo, chiamata anche convertitore solare, che potrebbe trovarsi in casa vicino alla scatola dei fusibili.

Nonostante il suo aspetto senza pretese, la scatola svolge un ruolo importante nel consentirci di utilizzare l'energia solare.

Consideralo il collegamento tra i tuoi Pannelli solari e la tua casa.

Non solo le sue bobine, fili e magneti "invertono" la potenza da CC a CA, consentendone l'utilizzo in casa, ma l'inverter aiuta anche in altre funzioni di gestione dell'alimentazione.

Se si verifica un'interruzione, alcuni inverter possono scollegare la casa dalla rete centrale.

L'inverter potrebbe anche includere una quantità minima di batteria per garantire che la casa riceva un po' di elettricità in caso di interruzione di corrente.

Poiché svolgono funzioni di gestione dell'energia e di comunicazione che rendono l'energia solare più affidabile, i nuovi inverter vengono spesso definiti "intelligenti" alla base della configurazione dell'energia solare.

Vale la pena notare che c'è una differenza nell'inverter tradizionale.

Il micro-inverter è quello che stai guardando.

I micro-inverter, invece di essere alloggiati in una scatola, sono installati direttamente sotto i pannelli solari.

Quando il tuo inverter solare è operativo, il cielo è il limite in termini di varie cose con cui puoi passare al solare, come il riscaldamento solare della piscina, le opzioni di installazione del riscaldamento domestico solare e gli scaldacqua solari.

La scienza delle celle fotovoltaiche (PV)

I Pannelli solari fotovoltaici sono costituiti da celle fotovoltaiche più piccole in grado di convertire la luce solare in elettricità.

Queste celle sono realizzate con materiali semiconduttori, più comunemente silicio, che possono condurre elettricità mantenendo lo squilibrio elettrico necessario per generare un campo elettrico.

Quando la luce solare colpisce il semiconduttore in una cella solare FV, l'energia della luce, sotto forma di fotoni, viene assorbita, causando il rilascio di molti elettroni che vagano liberamente all'interno della cella.

La cella solare è costituita da semiconduttori caricati positivamente e negativamente legati insieme per formare un campo elettrico.

Questo campo elettrico costringe gli elettroni a fluire in una direzione, verso le piastre metalliche conduttive che rivestono la cella.

Questo flusso è indicato come una corrente di energia e la sua forza determina quanta energia elettrica può generare ogni cellula.

Quando gli elettroni sciolti si scontrano con le piastre metalliche, la corrente viene convogliata in fili, lasciando che gli elettroni fluiscano come farebbero in qualsiasi altra sorgente elettrica.

Quando un Pannello solare genera una corrente elettrica, l'energia viene trasferita a un inverter tramite una serie di fili.

Mentre i Pannelli solari producono elettricità a corrente continua (DC), la maggior parte degli utenti di elettricità richiede elettricità a corrente alternata (AC) per alimentare le proprie case.

La funzione dell'inverter è quella di convertire l'energia elettrica da corrente continua (DC) a corrente alternata (AC), rendendola utilizzabile nelle attività quotidiane.

Dopo che l'elettricità è stata convertita in una forma utilizzabile (alimentazione CA), viene trasmessa dall'inverter al quadro elettrico e fatta circolare secondo necessità in tutta la casa.

L'energia solare è ora ampiamente disponibile per alimentare luci, elettrodomestici e altre apparecchiature elettroniche.

L'eventuale potenza elettrica non assorbita attraverso il quadro elettrico viene inviata alla rete pubblica tramite il contatore di utenza.

Il contatore delle utenze monitora il flusso di energia elettrica verso casa e ritorno.

Quando il tuo sistema di Pannelli solari genera più elettricità di quanta ne usi in loco, questo contatore si inverte e ti viene accreditata l'energia in eccesso generata tramite il processo di misurazione sul posto.

Quando usi più elettricità di quella generata dal tuo pannello solare, assumi energia supplementare dalla rete tramite questo contatore, facendolo funzionare normalmente.

Fino a quando non sarai fuori dalla rete con una soluzione di accumulo, dovrai utilizzare un po' di energia dalla rete, in particolare di notte quando il tuo Pannello solare non sta generando.

Tuttavia, la maggior parte di questa energia di rete sarà compensata dall'energia solare in eccesso generata durante il giorno e dai periodi di minore utilizzo.

Acqua calda solare e energia solare concentrata

I sistemi solari per l'acqua calda raccolgono l'energia solare e la utilizzano per riscaldare l'acqua per la vostra casa.

Collettori, un serbatoio di accumulo, uno scambiatore di calore, un sistema di controllo e un riscaldatore di riserva sono le parti essenziali di questi sistemi.

Non c'è movimento di elettroni in un sistema di acqua calda solare.

Piuttosto, i pannelli convertono la luce solare in calore.

I pannelli di un impianto solare termico sono indicati come "collettori", e sono normalmente installati sui tetti.

Catturano energia in modo diverso rispetto ai tradizionali pannelli fotovoltaici, generando calore anziché energia elettrica.

La luce solare passa attraverso il rivestimento in vetro di un collettore e colpisce una piastra assorbente che ha un rivestimento progettato per raccogliere l'energia solare e convertirla in calore.

Questo calore viene trasmesso ad un "fluido di trasferimento" (antigelo o acqua potabile) che si trova nei tubicini della piastra.

L'energia solare concentrata funziona allo stesso modo dell'acqua calda solare convertendo la luce solare in calore.

La tecnologia CSP genera energia concentrando l'energia solare termica attraverso l'uso di specchi.

Gli specchi in un'installazione CSP riflettono il sole nel punto di messa a fuoco.

Un assorbitore o ricevitore cattura e immagazzina energia termica in questo punto focale.

CSP è più comunemente usato nelle installazioni su scala di servizi per aiutare a spingere una rete elettrica.

Altri componenti vitali su come funzionano i pannelli solari

Oltre alle celle solari al silicio, un Pannello solare contiene un involucro di vetro che fornisce durata e sicurezza per le celle fotovoltaiche al silicio.

Il pannello ha un isolante e una lamina protettiva sotto il vetro esterno che protegge dall'assorbimento di energia e dalle temperature del sistema solare.

Questo isolamento è fondamentale perché le temperature più elevate riducono l'efficienza, portando a una riduzione delle prestazioni del pannello solare.

I Pannelli solari sono rivestiti con un rivestimento antiriflesso, che migliora l'assorbimento della luce solare e consente alle celle di silicio di ricevere la massima esposizione alla luce solare.

Le celle solari al silicio sono tipicamente prodotte in due configurazioni di celle: monocristalline e policristalline.

Le celle monocristalline sono composte da un singolo cristallo di silicio, mentre le celle policristalline sono composte da frammenti o frammenti di silicio.

Sebbene i formati monocristallini siano in genere più costosi, offrono più spazio per il movimento degli elettroni, fornendo una tecnologia solare più efficiente rispetto al policristallino.

Che cos'è esattamente un pannello solare efficiente?

Quando acquisti i pannelli solari, tieni presente che non tutti i Pannelli solari sono uguali in termini di efficienza.

Questo è il motivo per cui c'è spesso una variazione nei costi di installazione dei pannelli solari.

L'efficienza di un Pannello solare è dettata da quanta parte della luce solare che lo colpisce viene convertita in energia elettrica.

Più efficienti sono i tuoi pannelli solari, meno ne avrai bisogno.

L'efficienza dei Pannelli solari è estremamente cruciale se si dispone di uno spazio limitato sul tetto o è parzialmente ombreggiato.

Quando si cerca l'efficienza, il prezzo non è sempre una considerazione.

Quello che risparmi acquistando meno pannelli, potresti perderlo pagando un prezzo più alto per modelli più efficienti.

Prima di installare i pannelli solari, dovresti cercare i punteggi del numero di sole per la tua casa, che indicano il tuo potenziale per un sistema solare altamente efficiente in base alla posizione e alla quantità di luce solare ricevuta.

La maggior parte delle celle fotovoltaiche ha un'efficienza di circa il 15% e il 20%, con valori anomali su entrambe le estremità dello spettro.

I sofisticati Pannelli solari possono in alcuni casi superare il 22% di efficienza, ma la maggior parte delle celle solari sul mercato non supera il 20% di produttività.

Data la stessa quantità di luce solare che splende per lo stesso periodo di tempo su due Pannelli solari con livelli di efficienza distinti, il pannello più efficiente genererà più energia elettrica rispetto al pannello meno efficiente.

Che effetto ha il tempo sul funzionamento dei pannelli solari?

Le condizioni climatiche possono influenzare la quantità di energia generata dai pannelli solari, anche se non nel modo in cui pensi.

Naturalmente, le condizioni ideali per la generazione di energia solare includono una giornata limpida e soleggiata.

Tuttavia, come la maggior parte dei dispositivi elettronici, i Pannelli solari sono più produttivi con il freddo che con il caldo.

Di conseguenza, il pannello può generare più energia nello stesso lasso di tempo.

Il pannello genera meno tensione e genera meno energia all'aumentare della temperatura.

Anche se i Pannelli solari sono più affidabili in condizioni invernali, non generano necessariamente più energia che in estate.

Il clima più soleggiato è più comune durante i mesi estivi più caldi.

Oltre a un minor numero di nuvole, il sole è solitamente visibile per un periodo più lungo della giornata.

Quindi, anche se i tuoi pannelli sono meno efficienti quando fa caldo, genereranno sicuramente più energia elettrica in estate che in inverno.

Alcuni stati ricevono più luce solare di altri.

Quindi, se le condizioni climatiche possono influenzare la produzione di energia solare, alcuni stati sono scelte eccellenti per l'energia solare rispetto ad altri?

La semplice risposta è sì, ma non sempre a causa del tempo.

Prendi, ad esempio, le nuvole.

Chiunque si sia scottato in una giornata nuvolosa sa che la radiazione solare penetra nelle nuvole.

Per lo stesso motivo, i Pannelli solari possono generare energia anche nelle giornate nuvolose.

Tuttavia, in base alla quantità di copertura nuvolosa e alla qualità dei pannelli solari, l'efficienza della generazione di energia dei Pannelli solari può variare tra il 10 e il 25% o più rispetto a una giornata di sole.

Fatti su come funzionano i pannelli solari

Ecco alcuni altri fatti che potresti voler sapere su come funzionano i pannelli solari.

I pannelli solari non richiedono la luce solare diretta per funzionare

Sebbene si raggiungano prestazioni ottimali quando il sole splende, l'energia elettrica viene comunque generata nelle giornate nuvolose e durante l'inverno.

Di notte, invece, non si può produrre energia elettrica, ma questo problema può essere risolto con un sistema di accumulo.

Il costo di un sistema di accumulo di batterie solari può essere compensato vendendo l'energia in eccesso alla rete nazionale e ottenendo il vantaggio di diventare completamente indipendenti dal punto di vista energetico.

Tieni presente che i Pannelli solari generano elettricità gratuita durante il giorno, quando è più costosa e quindi più preziosa.

Potenziali problemi

Prima di installare i pannelli solari, tenere in considerazione la forma e l'inclinazione del tetto e l'ubicazione della casa stessa.

Per ottenere le migliori prestazioni annuali, il tetto dovrebbe essere orientato verso sud con un angolo di 30 gradi.

Questi non sono requisiti rigorosi perché i Pannelli solari possono funzionare in una varietà di ambienti a condizione che il sistema sia privo di ombre tra le 10:00 e le 16:00

Assicurati che i tuoi Pannelli solari siano lontani da alberi e cespugli per due motivi: potrebbero ombreggiare le installazioni e i rami e le foglie potrebbero graffiare la superficie, riducendo le loro prestazioni.

L'eccessiva soggezione a vento e pioggia potrebbe anche ridurre le prestazioni a lungo termine, quindi i paravento dovrebbero essere presi in considerazione quando si valuta il posizionamento.

Tuttavia, i sistemi solari di solito hanno garanzie di 25 anni che garantiscono che le prestazioni non scendano al di sotto dell'80% entro tale periodo.

Sorprendentemente, i sistemi solari non funzionano in modo ottimale nei climi più caldi.

Questo perché le celle solari utilizzano la luce solare anziché il calore e le alte temperature riducono le loro prestazioni.

Di che materiale sono fatti i pannelli solari?

I pannelli solari, detti anche celle fotovoltaiche, sono sistemi basati su semiconduttori che convertono la luce solare in elettricità.

Quando la luce colpisce le cellule, gli elettroni vengono separati dai loro atomi e fluiscono attraverso la cellula, generando elettricità.

I Pannelli solari negli impianti domestici possono ora convertire circa il 20% della luce solare che ricevono in energia elettrica.