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Il Pannello

pannelloUn modulo, o pannello, fotovoltaico è un dispositivo che trasforma la luce solare (diretta o indiretta) in energia elettrica. Il mattone fondamentale che lo compone è la cella fotovoltaica (o solare), che si comporta come una pila fornendo, quando illuminata, una tensione quasi costante e una corrente che invece è proporzionale alla intensità della luce che la colpisce. Visto che la tensione di ogni singola cella è piccola (inferiore a un volt), le celle si compongono collegandole in serie (proprio come le pile in una radiolina) così da ottenere una tensione finale più alta e più facilmente utilizzabile. Il risultato di questa composizione prende il nome di modulo fotovoltaico (o pannello solare, anche se più correttamente in italiano quest’ultimo termine si riferisce ai pannelli termici, che scaldano l’acqua)

Le Celle

Esistono vari tipi di celle fotovoltaiche, ma quelle basate sul silicio (il materiale più diffuso sulla crosta terrestre, lo stesso che, insieme all’ossigeno, compone il vetro) sono le più diffuse e quelle più affidabili. Tra le celle di silicio si trovano quelle monocristalline e quelle policristalline (genericamente: celle di silicio cristallino) che si differenziano per alcuni aspetti legati alla resistenza meccanica e all’efficienza, ma che vengono utilizzate similmente nella costruzione dei moduli fotovoltaici. 
Una cella di silicio cristallino genera una tensione di circa 0,5 volt e una corrente che, come detto, dipende dall’intensità della luce (è nulla al buio) ma che come valore massimo può superare gli 8 ampere, a seconda della dimensione della cella e della sua efficienza.
Un modulo fotovoltaico si comporta quindi come un generatore di corrente elettrica la cui tensione si potrà indovinare facilmente: visto che ogni cella contribuisce con circa mezzo volt, la tensione del modulo sarà pari alla metà del numero di celle, mentre la corrente massima sarà dell’ordine di qualche ampere, a seconda del tipo di cella. Moltiplicando la tensione per la corrente massima avremo quella che si chiama la potenza massima del modulo, espressa in watt. A titolo di esempio possiamo considerare un modulo composto da 36 celle, ognuna delle quali capace di dare una corrente massima di 6 ampere. Visto che tutte le celle sono collegate in serie, la corrente del modulo sarà uguale a quella che passa nella singola cella, e quindi ancora 6 ampere, mentre la tensione sarà di circa 18 volt, quindi un modulo del genere potrà fornire al massimo (sotto un bel sole), una potenza di 18x6 = 108 W.
Cosa fare con questi 100 e passa W sembra presto detto, ma se collegare il modulo fotovoltaico a una lampadina con la giusta tensione la farà sicuramente risplendere, l’utilizzo diretto dell’elettricità prodotta non è certo il modo migliore di sfruttare l’energia del sole. Si capisce infatti subito che mentre una lampadina potrebbe comunque funzionare, anche con gli sbalzi di corrente legati al passaggio di una nuvola o all’ombra generata da un gabbiano che decidesse di posarsi sul modulo, la stessa cosa non potrebbe accadere con un dispositivo elettronico, che probabilmente sarebbe solo danneggiato da una sorgente di elettricità così poco costante. Per non parlare poi del fatto che la luce durante il giorno varia, e quindi varia l’energia che si può ottenere dal modulo. E poi la notte?

La Batteria

L’energia elettrica prodotta da un modulo fotovoltaico deve essere accumulata, e se negli impianti casalinghi è la rete elettrica generale a fungere da accumulo (assorbendo o rilasciando energia a seconda del bisogno) per gli impianti non collegati alla rete, i cosiddetti impianti a isola, o off-grid, quello che serve è una batteria della giusta portata.
Modulo fotovoltaico quindi, per generare energia, batteria, per accumularla e rilasciarla quando serve, e tra questi due un efficiente regolatore di carica, ovvero un dispositivo elettronico che si prenda cura di caricare la batteria correttamente, ma anche di sfruttare il modulo fotovoltaico nel modo migliore, senza perdere una goccia di energia. Questo è l’indispensabile trio che permette di ottenere l’indipendenza energetica.

schema pannello fotovoltaico regolatore batteria

Design: Tembo