Fotovoltaico sul tetto - struttura, basi

Fotovoltaico: il sole si trasforma in elettricità

Sistemi solari sul tetto di una casa © electriceye, stock.adobe.com Una cella solare è un piccolo miracolo tecnologico: per produrre elettricità, non ha bisogno di altro che dei raggi del sole che la illuminano. Ciò è dovuto da un lato al materiale di cui è composto e dall'altro al cosiddetto effetto dicembre. Questa legge fisica afferma che una tensione elettrica viene creata non appena la luce viene irradiata su un semiconduttore. Questo è esattamente il caso di una cella fotovoltaica: di solito è fatta di silicio, un materiale semiconduttore. I fotoni contenuti nei raggi del sole rilasciano elettroni da questo materiale, che possono essere utilizzati come energia elettrica. La tensione elettrica continua che si crea ha una forza di circa 1,4 volt.La quantità di energia prodotta aumenta con la forza della radiazione solare che brilla sulle celle solari.

Diversi tipi di celle solari

Non tutte le celle solari sono uguali. Come con la maggior parte delle tecnologie, ci sono anche diversi metodi di produzione in quest'area. Esistono tre diversi tipi di celle realizzate in silicio:

Struttura di una cella solare

Celle monocristalline: questo tipo di cella solare raggiunge la massima efficienza. Tuttavia, per la produzione è necessaria la maggior quantità di energia.
Celle policristalline: le celle policristalline sono poco costose da produrre, ma sono in ritardo rispetto alle prestazioni delle celle monocristalline. Tuttavia, le celle policristalline hanno la quota maggiore di utilizzo nei moduli fotovoltaici
Celle amorfe: questo tipo di cella viene prodotto utilizzando un processo a film sottile, ma la sua efficienza alla luce solare è relativamente bassa. Le celle amorfe sono utilizzate principalmente in piccole applicazioni, ad esempio in calcolatrici tascabili e orologi.

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Molte celle, un modulo: la struttura di un impianto fotovoltaico

Una cella solare non fa ancora un impianto fotovoltaico. Per utilizzare l'energia solare in modo economico, è necessario un sistema complesso e coordinato. I componenti base di un impianto fotovoltaico sono:

Moduli solari
Contatori di immissione e / o consumo
Inverter

Fotovoltaico: schema di un sistema connesso alla rete

Nei moduli solari luccicanti bluastri, che ora stanno modellando sempre più il paesaggio, le singole celle solari sono collegate in serie per formare unità. Producono quindi una tensione significativamente più alta rispetto alla singola cella. Sono necessari circa 8-10 metri quadrati di superficie del modulo per ottenere una potenza nominale di un kilowatt. Il sistema produce quindi una produzione annua di circa 80-110 chilowattora per metro quadrato.

L'elettricità può essere immessa nella rete di alimentazione pubblica o consumata autonomamente. La quantità di energia elettrica prodotta viene registrata dal contatore di immissione in rete o di consumo.

Prima che possa essere utilizzato, tuttavia, è necessario compiere un passo intermedio decisivo: la corrente continua è generata dal fotovoltaico. Tuttavia, la rete elettrica tedesca e praticamente tutti i dispositivi di consumo funzionano con corrente alternata. È quindi necessaria una conversione da tensione continua a corrente alternata. Il cosiddetto inverter si assume questo importante compito.

Inverter spiegato

Usalo tu stesso o alimentalo: cosa fai con l'elettricità che generi?

Per molto tempo l'installazione di impianti fotovoltaici è stata orientata come investimento finanziario alla pura produzione e immissione di energia elettrica. Sono state incluse le sovvenzioni previste dalla legge sulle fonti energetiche rinnovabili (EEG) e il sistema è stato progettato per un certo profitto. Tutta l'energia elettrica prodotta è stata immessa nella rete di alimentazione per una tariffa incentivante che, grazie all'EEG, è risultata notevolmente superiore al prezzo di un chilowattora di elettricità prodotta convenzionalmente. L'EEG è ancora sovvenzionato oggi, ma viene ridotto sempre di più a causa del calo dei prezzi dei sistemi fotovoltaici. Tuttavia, l'approccio di un impianto fotovoltaico come investimento è ancora economico.

In tempi di aumento dei prezzi dell'elettricità, tuttavia, oltre alla pura immissione in rete dell'energia generata, il consumo personale sta diventando sempre più importante. L'idea alla base: maggiore è la quantità di elettricità di cui hai bisogno proviene dalla tua produzione, meno costosa deve essere acquistata da un fornitore di energia. Per il proprietario dell'impianto, l'autoconsumo significa maggiore indipendenza dall'andamento dei prezzi che si verifica sul mercato elettrico.

Elettricità costosa dall'operatore di rete: no grazie

Accumulo intelligente di energia per la migliore resa

Nel corso dell'autoconsumo, negli ultimi anni sono successe molte cose nel campo della moderna tecnologia di archiviazione. Oggi, sistemi di batterie intelligenti possono essere integrati nel sistema generale, che può immagazzinare l'elettricità generata nelle giornate di sole per un certo periodo di tempo. Funzionano secondo lo stesso principio di una batteria, solo su una scala molto più ampia. Ciò significa che l'energia solare è disponibile anche di notte quando la generazione di energia è interrotta da condizioni naturali. Il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) ha calcolato che una famiglia può ridurre il proprio consumo di elettricità dalla rete pubblica fino al 60% installando un sistema di accumulo di batterie locale. Con l'accumulo di energia, la percentuale di elettricità autoprodotta può essere più che raddoppiata.Ciò garantisce il miglior risparmio possibile sulla bolletta elettrica.

Intelligente: i sistemi di accumulo di elettricità immagazzinano l'elettricità anche in assenza di consumo

Elettricità solare come carburante per l'auto

L'elettricità generata dal sole può essere utilizzata anche ben oltre le proprie quattro mura. È ipotizzabile, ad esempio, che un'auto alimentata elettricamente venga caricata dai moduli solari sul tetto durante i periodi di elevata produzione di elettricità. Il potenziale di questo collegamento tra la generazione decentralizzata di energia solare e la vita quotidiana è attualmente oggetto di ricerca.