La struttura di un
sistema fotovoltaico può essere molto varia; nella sua forma più generale,
lo schema di un sistema è riportato a lato anche se in generale la maggior
parte delle realizzazioni pratiche impiegano solo una parte dei componenti . I
sistemi sono abitualmente costituiti da moduli assemblati su una struttura
portante fissa, in genere inclinata di un angolo pari alla latitudine del
sito, in modo da ottimizzare così il rapporto fra l'energia raccolta
sul piano dei moduli e il costo globale del sistema.
Componenti
di un sistema PV completo
Caratteristica delle celle solari
Una cella fotovoltaica è sostanzialmente un diodo di grande superficie.
Esponendola alla radiazione solare, la cella si comporta come un generatore di
corrente.
La potenza massima erogabile in condizioni di illuminazione e temperatura
specificate viene misurata in watt di picco (Wp). Si è convenuto
internazionalmente di stabilire come condizioni di riferimento una temperatura
della giunzione di 25° C e un irraggiamento di 1000 W/m² . L'efficienza di una
cella fotovoltaica risulta dal rapporto tra la potenza massima da essa erogata
(P max) e l'irraggiamento incidente sulla sua superficie (A cella):
h = P max /1000 x A cella
Schema di funzionamento della cella PV
esempi di moduli esistenti in
commercio
Campo PV connesso alla rete
Centrale fotovoltaica composta di
pannelli disposti in file parallele.
Il campo
fotovoltaico
Il campo
fotovoltaico è un insieme di moduli fotovoltaici opportunamente collegati in
serie e in parallelo in modo da realizzare le condizioni operative desiderate.
Più moduli o pannelli collegati elettricamente, per ottenere la tensione
nominale di generazione, formano la stringa. Infine il collegamento elettrico
di più stringhe costituisce il campo.
Nella fase di progettazione di un campo fotovoltaico devono essere effettuate
alcune scelte che ne condizionano il funzionamento.
Una scelta fondamentale è, sicuramente, quella della configurazione
serie-parallelo dei moduli che compongono il campo fotovoltaico; tale scelta
infatti determina le caratteristiche elettriche del campo fotovoltaico.
Appena la taglia del campo fotovoltaico supera alcuni kilowatt di picco, le
dimensioni ed il peso complessivo dei moduli diventano tali da richiedere la
suddivisione del campo in pannelli. I pannelli a loro volta possono essere
disposti in file parallele con l'inclinazione desiderata. In questo caso la
distanza minima fra le file di pannelli non può essere casuale ma deve essere
tale da evitare che l'ombra della fila anteriore copra quelli della fila
posteriore. E' quindi necessario calcolare la distanza minima tra le file in
funzione dell'altezza dei pannelli, della latitudine del luogo e dell'angolo di
inclinazione dei pannelli, affinchè non si verifichi ombreggiamento alle ore 12
del solstizio invernale.
Gli accumulatori
Nei sistemi fotovoltaici isolati l'immagazzinamento dell'energia viene, in
genere, effettuato mediante accumulatori elettrochimici. La presenza di
batterie di accumulo permette di far fronte a punte di carico, senza dover
sovradimensionare i generatori, nonchè di garantire la continuità
dell'erogazione di energia, anche in caso di basso irraggiamento o guasto
temporaneo dei generatori. Inoltre la batteria di accumulo svolge, spesso, il
compito di realizzare l'accoppiamento ottimo fra il generatore fotovoltaico e
il resto del sistema.
Lo sviluppo tecnologico in questo settore, legato all'industria
automobilistica, ha permesso di ottenere accumulatori al piombo acido con bassa
autoscarica, lunga vita (maggiore di 6 anni) e manutenzione ridotta (o
addirittura nulla).
accumulatori
elettrochimici
Villaggio
isolato
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