Sappiamo che tra le tipologie di energia rinnovabile esistenti al mondo, quella solare è la più avanzata e conosciuta. Il luogo in cui l'energia solare viene trasformata in energia elettrica per poterla utilizzare è nel impianto fotovoltaico. Esistono molti tipi diversi di impianti fotovoltaici e ognuno ha le sue caratteristiche e capacità.
In questo articolo vi parleremo delle caratteristiche di un impianto fotovoltaico, delle tipologie che esistono e dei vantaggi che hanno rispetto agli impianti di produzione energetica basati su combustibili fossili.
Caratteristiche di un impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico è una centrale elettrica che sfrutta l'effetto fotovoltaico per convertire l'energia solare in energia elettrica. L'effetto fotovoltaico si verifica quando i fotoni colpiscono un materiale e riescono a spostare gli elettroni, creando corrente continua.
un impianto fotovoltaico Si compone essenzialmente di moduli fotovoltaici e inverter. I pannelli fotovoltaici sono responsabili della conversione della radiazione solare. A sua volta, l'inverter converte la potenza in corrente continua in potenza in corrente alternata con caratteristiche simili a quelle di una rete.
In questo tipo di impianto solare tutta l'energia elettrica generata viene immessa nella rete di distribuzione. Questa operazione porta ad un miglior rendimento del dispositivo, in quanto viene utilizzata tutta l'energia così generata.
Il più grande impianto fotovoltaico del mondo è Bhadla Solar Park in India con una capacità installata di 2.245 MW. Il costo totale dell'installazione è di 1.200 milioni di euro. L'energia fotovoltaica è considerata una fonte di energia pulita perché non produce gas inquinanti.
Componenti principali
I principali componenti che deve avere qualsiasi tipologia di impianto fotovoltaico, indipendentemente dalla tipologia che sia, sono i seguenti:
- Pannelli solari: I pannelli fotovoltaici sono la spina dorsale di un impianto di questo tipo. Sono costituiti da celle fotovoltaiche che catturano l'energia dalla luce solare e la convertono in elettricità a corrente continua.
- Inversori: L'elettricità generata dai pannelli solari è corrente continua, ma la maggior parte dei dispositivi e dei sistemi elettrici utilizza corrente alternata. Gli inverter trasformano l'energia elettrica da corrente continua a corrente alternata, rendendola compatibile con l'uso domestico e l'integrazione nella rete elettrica.
- Strutture di supporto: I pannelli solari sono installati su strutture progettate per mantenerli in posizione, garantendo il loro corretto orientamento verso il sole e la loro protezione dalle intemperie.
- sistema di archiviazione (facoltativo): alcuni impianti fotovoltaici possono incorporare sistemi di accumulo di energia, come batterie, per immagazzinare l'elettricità in eccesso generata durante il giorno e utilizzarla di notte o nei periodi di scarsa radiazione solare.
- torre meteorologica. È qui che vengono analizzate diverse condizioni meteorologiche per determinare la quantità di radiazione solare ricevuta o che si prevede di ricevere.
- Linee di trasporto. Sono le linee che portano l'energia elettrica ai centri di consumo.
- Sala di controllo: Ha il compito di supervisionare il luogo in cui operano tutti gli elementi dell'impianto fotovoltaico.
Uno degli aspetti fondamentali degli impianti fotovoltaici è che i componenti elettrici devono essere dimensionati per tenere conto di eventuali futuri incrementi di potenza installata dell'impianto.
Tipologie di impianti fotovoltaici
Come abbiamo accennato in precedenza, esistono diverse tipologie di impianti fotovoltaici a seconda del fabbisogno, della potenza elettrica e di molti altri aspetti da tenere in considerazione. Vediamo quali sono le principali tipologie esistenti:
- Impianti fotovoltaici isolati: Questi impianti sono situati in aree remote dove non c'è accesso alla rete elettrica convenzionale. Usano pannelli solari per generare elettricità e immagazzinarla in batterie per un uso successivo. Sono ideali per applicazioni come fattorie, stazioni meteorologiche o fari di navigazione.
- Impianti fotovoltaici connessi alla rete: Tali impianti sono collegati al tradizionale sistema di distribuzione dell'energia elettrica. Generano elettricità su larga scala e la immettono direttamente nella rete, consentendone la distribuzione ai consumatori. Questi centri possono essere di due tipi:
- Grandi impianti fotovoltaici: Conosciute anche come centrali solari a campo aperto, sono costituite da un gran numero di pannelli solari disposti su una vasta area. Possono occupare terreni non occupati, come deserti o aree rurali, e generare una notevole quantità di elettricità.
- Impianti fotovoltaici sui tetti: Queste centrali sono installate sui tetti di edifici residenziali, commerciali o industriali. Utilizzano gli spazi disponibili sui tetti per generare elettricità e alimentare i consumi interni o addirittura immettere l'energia in eccesso nella rete elettrica.
- Impianti fotovoltaici galleggianti: Questi impianti sono costruiti in corpi idrici, come laghi o bacini idrici. I pannelli solari galleggiano sulla superficie dell'acqua e generano elettricità. Questo approccio presenta diversi vantaggi, come la conservazione del suolo, la ridotta evaporazione dell'acqua e rese più elevate grazie all'effetto di raffreddamento dell'acqua.
- Impianti fotovoltaici portatili: Questi impianti sono progettati per essere trasportati e dispiegati in luoghi diversi a seconda delle esigenze. Di solito vengono utilizzati in situazioni di emergenza o in aree temporanee in cui è richiesta elettricità, come campeggi o eventi all'aperto.
Come funziona un impianto fotovoltaico
Nella sala controllo viene supervisionato il funzionamento di tutte le apparecchiature dell'impianto. Nella sala di controllo riceve informazioni da torri meteorologiche, inverter, armadi di corrente, centri di sottostazioni, ecc. Il processo di conversione dell'energia solare fotovoltaica in elettricità è il seguente:
Conversione dell'energia solare in corrente continua
Le fotocellule sono responsabili della cattura della radiazione solare e della sua conversione in elettricità. Generalmente, sono fatti di silicio un materiale semiconduttore che facilita l'effetto fotoelettrico. Quando un fotone si scontra con una cella solare, viene rilasciato un elettrone. L'elettricità viene prodotta sotto forma di corrente continua attraverso la somma di molti elettroni liberi.
La capacità di generazione di energia dipenderà dalle condizioni meteorologiche (radiazioni, umidità, temperatura...). A seconda delle condizioni meteorologiche in ogni momento, la quantità di radiazione solare che le celle fotovoltaiche riceveranno sarà variabile. Per questo, nell'impianto solare viene costruita una torre meteorologica.
Conversione da CC a CA
I pannelli fotovoltaici generano corrente continua. Tuttavia, L'energia elettrica che circola nella rete di trasmissione lo fa sotto forma di corrente alternata. Per fare ciò, la corrente continua deve essere convertita in corrente alternata.
Innanzitutto, l'alimentazione CC dai pannelli solari viene alimentata all'armadio CC. In questo armadio, la corrente viene convertita in corrente alternata da un inverter di potenza. La corrente viene quindi fornita all'armadio CA.
Trasporto e fornitura di energia elettrica
La corrente che arriva al quadro AC non è ancora pronta per alimentare la rete. Pertanto, l'energia elettrica generata passa attraverso un centro di conversione dove viene adattato alle condizioni di potenza e tensione delle linee di trasmissione da utilizzare nel centro consumatori.
Spero che con queste informazioni possiate conoscere meglio com'è un impianto fotovoltaico e le sue caratteristiche.