13.1 Terminologia generale
Celle fotovoltaiche (o solari)
Lamine cristalline rotonde o quadrangolari, solita-mente di silicio. Non appena sono esposte alla Iuce, vi si Iiberano degli elettroni. Se i contatti sul Iato superio-re e inferiosuperio-re della cella sono connessi tra Ioro attra-verso un carico, si verifica un passaggio di corrente. I contatti sul Iato superiore e inferiore prelevano que-sta corrente. I processi che si inque-staurano cosí sono detti fotovoltaici, dato che si tratta di una produzione di tensione (voltaica) mediante particelle Iuminose (fotoni).
Moduli fotovoltaici (o solari)
Unità incapsulate, contenenti una o piú celle fotovol-taiche interconnesse e protette dagli agenti atmosfe-rici mediante una Iastra frontale trasparente. I moduli sono dimensionati per durare circa 30 anni; la garan-zia per Ie prestazioni elettriche specificate e solita-mente di 10 anni.
Rendimento
E il rapporto tra I’energia elettrica generata e l’ener-gia solare incidente sui moduli fotovoltaici. II rendi-mento viene di regola espresso come percentuale;
esso diminuisce con I’aumento della temperature.
Con celle al silicio cristallino si e ottenuto in laborato-rio un rendimento di conversion del 24%. Le celle amorfe, con un rendimento del 10% al massimo, rag-giungono valori decisamente minori. Contrariamente a quanto accade con Ie celle cristalline, il rendimento delle odierne celle amorfe diminuisce con I’andar del tempo. II rendimento massimo, di oltre il 30%, viene raggiunto dalle costose cellule a giunzioni multiple (dette anche celle tandem).
II simbolo greco utilizzato per il rendimento è n.
Durata media o tempo di vita
Anni durante i quali un impianto fotovoltaico genera la potenza specificata. Le componenti critiche di un im-pianto sono Ie batterie e, a dipendenza della tecnica, Ie celle fotovoltaiche. Una batteria solare dura da 5 a 10 anni, secondo il tipo di esercizio e di manutenzio-ne cui e sottoposta. Le celle cristallimanutenzio-ne sono talvolta accompagnate da garanzie fino a 10 anni, Una delle difficoltà principali delle celle amorfe è ancor oggi ravvisabile nel Ioro breve tempo di vita.
Impianti fotovoltaici
La Ioro potenza spazia oggi tra pochi watt e alcuni megawatt. Tutti hanno in comune una grande affida-bilità come pure un esercizio e una manutenzione poco onerosi.
Componenti del sistema
Elementi necessari per comporre un impianto foto-voltaico, segnatamente: moduli fotovoltaici, regolato-ri di caregolato-rica, batteregolato-rie, regolatoregolato-ri di scaregolato-rica, ondulatoregolato-ri, cassette terminali, dispositivi di protezione dai fulmi-ni, supporti ecc.
Collettori ibridi
Sistemi atti a produrre sia calore sia energia elettrica.
Accumulatori
La corrente fotovoltaica è stoccata in batterie, da dove viene prelevata in caso di bisogno. Altri sistemi, quali p.e. i volani, sono molto costosi.
Corrente continua
Le celle fotovoltaiche generano corrente continua, per cui è opportuno che anche la batteria d’accumulo Iavori a corrente continua (poli positivo e negative).
Per gli impianti ubicati in zone remote si consigliano utilizzatori a corrente continua. Volendo non dimeno allacciare apparecchi a corrente alternata si rende necessario un ondulatore, che provvederà a
trasfor-mare la corrente continua in corrente alternata.
Corrente di rete
La corrente elettrica nella rete svizzera cambia di po-Iarità 100 volte il secondo. Volendo immettere nella rete pubblica la corrente fotovoltaica che non viene subito consumata è necessario convertire mediante un ondulatore la corrente continua delle celle fotovol-taiche in corrente alternata. I problemi inerenti alla si-curezza sono tecnicamente risolvibili; ció che per contro impedisce una Iarga diffusione di simili im-pianti con allacciarnento alla rete e I’elevato costo di produzione della corrente.
Potenza
Lavoro compiuto per unità di tempo. II motore di un’automobile dispone p.e. di una determinata
po-Appendice II: terrninologia
tenza, indipendentemente dal fatto che sia posteg-giato o in moto. Se per un impianto fotovoltaico sono date la tensione (U) in volt e la corrente (1) in ampere, ne risulta una potenza in watt (W), corrispondente al prodotto della corrente moltiplicata per la tensione.
1000 watt sono 1 chilowatt (kW).
Energia
É la capacità di fornire Iavoro meccanico. Se un’auto-mobile e in moto per un determinato periodo di tempo consuma energia (benzina). Se un impianto elettrico con la potenza (P) è in funzione per un determinato tempo (t), genera o consuma un’energia pari a P per t.
L’units di misura si chiama wattsecondo (Ws) o joule (J). Per I’uso nella pratica, il tempo è solitamente indi-cato in ore e non in secondi, cosicchè i dati sull’ener-gia sono forniti in wattora (Wh). 1000 Wh danno un chilowattora. (kWh). Questa è la grandezza di cui si servono Ie aziende elettriche per fatturare I’energia all’utenza. Un chilowattora di energia corrisponde p.e. alla potenza consumata da una stufa di 1 kW nel giro di un’ora.
13.2 Terminologia accumulatori
Tipo di accumulatori: Caratteristiche:
● piombo altamente sviluppato,
relativamente poco Costoso
● nichel-cadmio robusto non richiede manutenzione, resistente alla scarica
● argento-zinco Costoso
. sodio-zolfo aita temperature, ancora in fase di messa a punto
Capacità
Si indica in amperora (Ah). Dipende dalla temperatu-re, ma anche dalle correnti di carica e di scarica.
Esempio: CIO = 80 Ah significa che con un periodo di scarica di 10 ore si ha a disposizione una corrente di 8 A, senza oltrepassare la tensione finale di scari-ca. Invece di CIO si trova anche la designazione K,o. Tensione finale di scarica
E la tensione fino alla quale è consentito scaricare la batteria. Scaricando la batteria con la corrente di sca-rica per 20 ore consecutive, essa ammonta a 1,75 V per pila.
Massa attiva
Indica la componente delle Iastre della batteria che durante il passaggio della corrente, ossia durante la carica e la scarica, va soggetta a trasformazioni chi-miche.
Grado di carica
= Q/ C., dove Q = carica contenuta
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Appendice II: terminologia
Tempo di vita dei cicli
Numero dei cicli di carica/scarica finchè la capacità scende all’80% del suo valore iniziale. Dipende forte-mente dalla profondità dei cicli.
Tasso di autoscarica
Autoscarica della batteria in Ah/mese oppure
%/mese.
Accumulatore al piombo
Relativamente poco oneroso (circa il 10 a 20 % dei co-sti globali di un impianto autonomo) e per questo
mol-to diffuso per I’uso negli impianti fomol-tovoltaici. ‘
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Batterie industriali stazionarie
Fino a 1000 cicli con una profondità di scarica del 50%. Intervalli di manutenzione di circa 2 anni.
Tempo di vita massimo circa 10 anni. Costo circa fr.
550.—/kWh.
Batterie d’automobile modificate
Fino a 500 cicli con una profondità di scarica del 50%. Intervalli di manutenzione di circa 1 anno, Tempo di vita massimo circa 6 anni. Costo circa fr.
300.—/kWh.
Batterie a gelatina (<< Dryfit >>)
Celle chiuse con elettrolito gelatinoso. Fino a 300 cicli con una profondità di scarica del 50 %. Esenti da manutenzione. Tempo di vita massimo circa 4 anni. Contrariamente ai modelli summenzionati, possono anche subire scariche profonde. Costo circa fr. 400.—/kWh.
Appendice Ill: esempio di calcolo