Il principio di funzionamento dei sistemi a energia solare può essere complesso. Tuttavia, nella definizione più semplice, l'energia luminosa proveniente dal sole passa attraverso i componenti del sistema e la converte in energia elettrica. In questi sistemi, la conversione dell'energia avviene attraverso le celle fotovoltaiche. Con l'esposizione delle celle alla luce, vengono prodotti elettroni che, scorrendo lungo il circuito, generano elettricità in corrente continua per alimentare i dispositivi.
 

Se la domanda su come funzionano gli impianti a energia solare troverà risposta negli articoli;

• Processo fotovoltaico: I pannelli solari con celle fotovoltaiche, generalmente prodotti con materiali semiconduttori, forniscono il rilascio di elettroni. In altre parole, la luce solare che cade sulla superficie del materiale nel processo fotovoltaico rilascia innanzitutto gli elettroni.
• Mobilitazione degli elettroni: Gli elettroni rilasciati nel processo fotovoltaico passano attraverso una struttura speciale per raggiungere il sistema. In questo modo si crea un deficit di elettroni che continuano a portare una carica positiva.
• Formazione di correnti elettriche: Gli elettroni, muovendosi, creano corrente elettrica in strati appositamente progettati. Questa corrente viene trasmessa ai circuiti esterni del sistema.
• Processo di generazione dell'elettricità: la corrente elettrica che si verifica nei circuiti esterni viene inviata ai sistemi di accumulo in cui si trovano i pannelli nell'ultima fase. Dopo questo processo, l'energia elettrica viene utilizzata in strutture, luoghi di lavoro o abitazioni.

I sistemi a energia solare sono utilizzati in molti luoghi. Soprattutto negli spazi abitativi;

• Irrigazione e agricoltura: Soddisfa il fabbisogno energetico dei sistemi di irrigazione nelle aree agricole.
• Telecomunicazioni: In alcune regioni, la rete elettrica potrebbe non essere disponibile a causa delle infrastrutture. In questi casi, si attivano i sistemi a energia solare e si soddisfa il fabbisogno di elettricità.
• Applicazioni industriali: Molti impianti utilizzano oggi sistemi a energia solare per produrre energia a basso costo e più pulita.
• Edifici commerciali e luoghi di lavoro: L'energia solare è spesso utilizzata in aree come negozi, uffici o fabbriche. Lo scopo dell'applicazione è ottenere un'energia più conveniente.
• Spazi abitativi: Il fabbisogno elettrico è soddisfatto grazie ai pannelli solari applicati a giardini e tetti.

Come funzionano i pannelli solari?

I pannelli solari che convertono la luce solare in energia attraverso una serie di processi sono costituiti da più di un componente. Il compito principale di questi pannelli, costituiti da celle fotovoltaiche, è quello di assorbire la luce solare e generare corrente elettrica. Nella prima fase, queste celle a base di silicio assorbono l'energia dei fotoni provenienti dal sole e iniziano a formare elettroni liberi. Questo primo processo è importante per l'avvio della corrente elettrica. La luce solare che colpisce la superficie delle celle fotovoltaiche crea quindi una corrente spostando gli elettroni. Queste correnti, che si formano sotto forma di corrente continua, vengono convertite in corrente alternata attraverso l'inverter.

Oltre ai principi di funzionamento apparentemente semplici, questo sistema può essere utilizzato insieme a sistemi di batterie per immagazzinare l'elettricità generata. Dopo il processo integrato, è possibile fornire energia quando la luce solare è insufficiente. Inoltre, in alcune applicazioni collegate alla rete, l'energia viene trasferita direttamente alla rete elettrica. L'efficienza dei pannelli solari ad alta efficienza varia in realtà a seconda del tipo di cella preferita. Sarebbe più logico preferire i pannelli monocristallini invece di quelli policristallini, meno efficienti e a basso costo.

I pannelli solari esposti alla luce diretta del sole funzionano in modo molto più efficiente. Tuttavia, la produzione di energia continua anche in caso di pioggia o nuvolosità. Oltre al freddo, che influisce positivamente sull'efficienza dei pannelli, è necessario utilizzare un sistema di inseguimento solare per aumentarne l'efficienza. D'altra parte, i sistemi a energia solare, che sono una fonte di energia ecologica e illimitata, riducono l'uso di combustibili fossili. Naturalmente, poiché riducono i costi energetici, il loro campo di utilizzo aumenta di giorno in giorno.

Come aumentare l'efficienza dei sistemi a energia solare?

Per aumentare l'efficienza degli impianti a energia solare, è necessario utilizzare sistemi di inseguitori solari. Anche se questo è il fattore più importante, ci sono più situazioni che influenzano l'efficienza. Le elenchiamo per punti;

• Componenti: I componenti che costituiscono il sistema di energia solare devono essere di buona qualità. La qualità dei pannelli, dei cavi e degli inverter riduce notevolmente il tasso di perdita nella conversione dell'energia.
• Manutenzione e pulizia: Questi sistemi devono essere sottoposti a regolari operazioni di pulizia e manutenzione. I pannelli puliti e sottoposti a manutenzione funzionano in modo più efficiente.
• Condizioni atmosferiche: È necessario prendere precauzioni contro le condizioni atmosferiche polverose e nuvolose che riducono l'irraggiamento solare dei pannelli.
• Posizione del sistema: La direzione e soprattutto l'inclinazione del pannello e la durata dell'irraggiamento solare dell'area in cui si trova influiscono direttamente sull'efficienza.

Per ottenere un'efficienza ottimale, i pannelli devono essere inclinati verso la direzione in cui il sole è più intenso. Inoltre, lo sporco e la polvere accumulati sui pannelli impediscono una ricezione efficiente della luce solare. Allo stesso modo, è necessario eliminare le ombre sui pannelli. Se ci sono rami di alberi o altri fattori che possono proiettare ombra, l'efficienza sarà ridotta.

Angolo del pannello: Per quanto riguarda l'angolo del pannello che influisce sull'efficienza dell'energia solare, è necessario prestare attenzione a fattori quali la regolazione dell'angolo e la posizione geografica in base alle stagioni. In questo contesto, mentre l'angolo di posizionamento del pannello varia a seconda della posizione geografica, esistono anche differenze nell'angolo di incidenza del sole durante i periodi estivi e invernali. Naturalmente, quando si regola l'angolo del pannello in base alla stagione, l'efficienza che si otterrà raggiungerà il massimo livello.

Integrazione corretta: L'integrazione gioca un ruolo fondamentale negli impianti a energia solare. Poiché ogni componente svolge da solo un compito diverso, deve essere in armonia con gli altri. In questo contesto, l'integrazione con la rete elettrica è molto più importante. Se il sistema genera energia in eccesso, è possibile immagazzinarla o venderla alla rete. Per generare un reddito aggiuntivo, il sistema deve funzionare in conformità a determinati standard mentre alimenta la rete. A questo punto, la sicurezza è il criterio più importante e aumenta l'efficienza.

Fattori ambientali: La quantità di energia prodotta dai pannelli solari varia a seconda dei raggi ricevuti. Pertanto, le condizioni atmosferiche e i fattori ambientali influiscono positivamente o negativamente sull'efficienza del pannello. Ad esempio, l'efficienza diminuisce nei pannelli installati in una regione estremamente calda.

Tecnologia preferita: I tipi di pannelli e le tecnologie utilizzate influiscono direttamente sull'efficienza. I tipi e le caratteristiche dei pannelli sono i seguenti;

• Pannelli a film sottile: La struttura di questi pannelli, che possono essere prodotti con diversi materiali, è flessibile. È anche più economica, ma funziona con una bassa efficienza.
• Pannello policristallino: È costituito da più strutture cristalline. È generalmente di colore blu. Meno efficiente dei pannelli monocristallini. Nonostante ciò, si può dire che siano più economici.
• Pannello monocristallino: Funziona ad alta efficienza. È costituito da una struttura a cristallo singolo. È di colore nero e il suo costo può essere elevato.

Ritorno economico: Il costo dell'installazione di impianti a energia solare può essere inizialmente elevato. Tuttavia, a lungo termine i ritorni sono molto consistenti. È possibile investire con grande efficienza ricevendo incentivi governativi e istituzionali, soprattutto per la vendita di energia alla rete. Inoltre, le bollette dell'elettricità saranno notevolmente ridotte grazie all'utilizzo dell'energia solare, che ha quindi un grande contributo all'economia.

Controlli di routine: Per aumentare l'efficienza, è necessario eseguire controlli di routine mensili e annuali. Durante l'ispezione annuale, è necessario esaminare anche lo stato di funzionamento degli inverter, i collegamenti elettrici e le condizioni delle apparecchiature utilizzate nell'impianto. Inoltre, in base agli sviluppi tecnologici, potrebbe essere necessario sostituire alcuni componenti o apportare diversi aggiornamenti all'impianto dopo qualche tempo.

Non bisogna dimenticare che il fattore più importante per aumentare l'efficienza dei sistemi a energia solare è l'inseguitore solare. Questa applicazione, nota anche come sistema di inseguimento solare, aumenta il tasso di efficienza dal 20% al 30%. L'inseguitore solare, che può essere controllato su doppio o singolo asse, utilizza anche diversi metodi di controllo. Il principio di funzionamento dei sistemi a inseguimento solare, che consentono di beneficiare di questa energia per tutto il giorno, è quello di seguire la posizione del sole. I pannelli che ricevono più luce solare durante il giorno offriranno naturalmente un'efficienza elevata. Soprattutto nelle ore serali e mattutine, quando i raggi solari sono bassi, il sistema di inseguimento che porta i pannelli nella posizione corretta continua a raccogliere la massima efficienza.

Il costo iniziale dei sistemi a inseguimento solare può essere elevato. Tuttavia, chi pensa di investire a lungo termine ottiene risultati molto utili. Non bisogna dimenticare che l'inseguitore solare, che produce più energia dei pannelli solari standard riducendo le bollette elettriche, ha una struttura di lunga durata. I sistemi di inseguimento che seguono direttamente il sole e ricevono i raggi ad angolo retto richiedono meno spazio. In altre parole, l'area di utilizzo è ridotta e in questo modo si lasciano alle spalle molti costi. Gli investitori che preferiscono gli inseguitori solari che danneggiano meno i pannelli possono aumentare l'efficienza del 20% - 25% nell'applicazione a singolo asse e del 30% - 40% nell'applicazione a doppio asse.

Quanta elettricità producono i pannelli solari?

La capacità di produzione di elettricità dei pannelli solari varia a seconda della zona e del tipo di utilizzo. In questo processo, un impianto fotovoltaico da 1 kW fornisce una produzione di 1 kW nei momenti di massima ricezione dei raggi solari. Inoltre, questa cifra può variare in base alle caratteristiche di installazione dell'impianto. Secondo questo calcolo, quando si ottengono 6 ore di luce solare al giorno, la produzione di energia sarà di 2190 kW all'anno.

Se consideriamo i pannelli per uso domestico, la produzione di energia può arrivare fino a 300 W. Aumentando la potenza aumenta anche l'elettricità ottenuta. Nei pannelli solari domestici che producono 0,3 kW di elettricità in 1 ora di sole al giorno, dopo 7 ore si producono 2,1 W di elettricità.

Se esaminiamo il pannello solare installato su un'area di 1 metro quadrato, per ottenere un'efficienza media del 20%; con 5 ore di esposizione al sole al giorno, 211 W di produzione di energia al giorno, insieme a 211 W di produzione di energia al giorno, 1055, cioè 1,05 kW di elettricità saranno prodotti alla fine della giornata. La produzione mensile sarà in media di 31,5 kW. Procedendo con le stesse tariffe;

• 2 metri quadrati di pannelli solari 63 kW al mese
• 3 metri quadrati di pannelli solari 94,8 kW al mese
• 4 metri quadrati di pannelli solari 126,6 kW al mese
• 100 metri quadrati di pannelli solari avranno una produzione mensile di 3165 kW,

Cosa è necessario per utilizzare i sistemi a energia solare?

Esistono diversi processi e componenti per utilizzare i sistemi a energia solare. Consideriamo brevemente i processi;

• Fattibilità e pianificazione: Si riferisce agli studi da effettuare per determinare quanto l'area da installare sia esposta alla luce solare. Inoltre, questi studi sono obbligatori per calcolare il numero di pannelli.
• Processi di autorizzazione: Per poter installare il sistema senza intoppi, si presenta una domanda all'autorità elettrica locale e si ottengono i permessi necessari.
• Fase di installazione: È il processo in cui vengono realizzati tutti gli assemblaggi dei componenti del sistema. È applicata da squadre di esperti.
• Processo di manutenzione: La manutenzione periodica dopo l'installazione è importante. L'efficienza del sistema è possibile solo con il processo di manutenzione e controllo.

I componenti necessari per utilizzare i sistemi a energia solare sono i seguenti;

• Monitor: è una scelta opzionale. Serve a monitorare le prestazioni complessive del sistema. Inoltre, vengono analizzate informazioni dettagliate sul consumo e sulla produzione di energia.
• Apparecchiature: I pannelli contengono molti componenti di sistema. Anche le apparecchiature di montaggio rientrano tra le applicazioni richieste per i collegamenti.
• Regolatore di carica: Regola l'energia fornita alla batteria del pannello. Impedisce inoltre il sovraccarico.
• Scatola di giunzione: Necessario per realizzare i collegamenti elettrici tra i componenti del sistema.
• Batteria: Consente di immagazzinare l'elettricità generata. È nota anche come batteria e si attiva quando è necessaria l'energia.
• Inverter: noto anche come invertitore. Converte la corrente continua ottenuta dal pannello in corrente alternata. In questo modo si garantisce l'utilizzo degli elettrodomestici in casa.
• Pannelli: Sono costituiti da celle speciali che convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. È il componente più importante.