FOTOVOLTAICO: COME FUNZIONA?

Il fotovoltaico è una delle fonti di produzione di energia elettrica rinnovabile. I relativi impianti sono costituiti, normalmente, da moduli che permettono di trasformare l'energia del Sole in energia elettrica, oltre che dei diversi strumenti di collegamento elettronico (i cavi) necessari al trasferimento dell'elettricità così prodotta.

Tipologie di fotovoltaico

Esistono principalmente due tipi di impianti fotovoltaici: - gli impianti ad isola (o "stand alone"); - gli impianti a rete (o "grid-connected"). I primi sono isolati, nel senso che non puntano al trasferimento dell'energia prodotta, la quale viene utilizzata localmente oppure accumulata con appositi sistemi a batteria. I secondi, invece, risultano collegati alla rete di distribuzione esistente nel territorio: ciò vale, in particolare, per gli impianti di produzione di energia solare nazionali, anche se ormai è sempre più frequente riscontrare impianti destinati all'autoconsumo.

Caratteristiche e funzionamento

Come anticipato, il meccanismo che permette ad un impianto fotovoltaico di produrre energia elettrica deriva dalla conversione dell'energie prodotta direttamente dal Sole. Ciò avviene all'interno delle celle che compongono gli impianti, le quali sono in grado di trasformare il calore in energia elettrica, grazie ai fotoni che “eccitano” gli elettroni presenti sulla cella (tipicamente in Silicio) che iniziano a fluire, generando una corrente elettrica. Dal momento che l'efficienza di conversione (o, in altri termini, il potere) di ogni cella è particolarmente ridotto e dipende essenzialmente dalla quantità di luce e calore disponibile, si spiega efficacemente perché gli impianti destinati a produrre grandi quantitativi di energia richiedono ampi spazi. In particolare lo svantaggio principale degli impianti fotovoltaici, a differenza degli altri impianti a energia rinnovabile, è proprio la modularità: infatti con l’aumentare delle dimensioni non si verifica un conseguente incremento del rendimento dell’impianto né una riduzione dei costi specifici. La superficie dell'impianto, quindi, è strettamente collegata alla quantità di potenza che si intende generare. Allo stato attuale, gli impianti che utilizzano i moduli fotovoltaici più innovativi (al silicio poli o monocristallino) presentano una funzione di produzione pari a circa 8 metri quadrati per produrre un kW. Come si spiegava, la quantità di energia producibile dipende dall'apporto di energia solare ricevuto dall'impianto. Questo spiega il motivo per cui è fondamentale orientare le celle verso il punto che permette il maggior irraggiamento solare, secondo angoli di inclinazione che preferiscono l'esposizione verso sud. Normalmente, a questo fine, sono prediletti terreni piani, capaci di di assorbire su estensioni maggiori la luce solare. Al fine di massimizzare l'apporto di luce, negli ultimi anni sono sempre più diffusi impianti che prevedono dei moduli ad inseguimento, cioè che adattano l'inclinazione dei pannelli a seconda della posizione del Sole durante il giorno o durante le diverse stagioni dell'anno. Questi dispositivi, peraltro, introducono dei costi ulteriori nella produzione di energia, perché comportano l'assorbimento di una quota non secondaria di elettricità prodotta, destinata appunto ad alimentare il sistema di ri-posizionamento dei pannelli.

La diffusione del fotovoltaico

Nonostante il rapporto tra costi di applicazione e ricavo energetico sia ancora non sufficiente per poter indicare nel fotovoltaico una valida alternativa agli altri metodi di produzione di energia elettrica, negli ultimi anni la diffusione del fotovoltaico ha subito un importante incremento, al punto tale che nel mondo risultano essere presenti impianti tali da produrre una potenza pari a circa 140 GWp. Nell'ambito di queste statistiche, l'Europa ha introdotto negli ultimi anni numerosi incentivi alle energie rinnovabili, tra cui gli incentivi per il fotovoltaico, destinando al fotovoltaico un obiettivo di progressivo incremento del 30% annuo. Da questo punto di vista, l'Italia si dimostra come uno dei Paesi che ha maggiormente investito in energie rinnovabili. Dati risalenti al 2008 indicano nel fotovoltaico la quarta fonte di produzione tra le energie rinnovabili, assegnando a quest'ultima una potenza di produzione pari a circa 3,5 GW, dati incrementati esponenzialmente negli anni successivi, arrivando a sfiorare circa il 6% del prodotto energetico nazionale.