Fotovoltaico

Fotovoltaico – energia elettrica dalla luce del sole

Oggi esistono due sistemi per utilizzare direttamente l’energia del sole:
a) il “solare-termico”, che prevede la trasformazione dell’energia solare direttamente in calore (vedi relativo foglio informativo) e
b) il “fotovoltaico”, che prevede la trasformazione dell’energia solare direttamente in elettricità. Il solare-termico trova largo impiego in Alto Adige, con circa 200.000 metri quadrati di collettori solari installati sul territorio, destinati prevalentemente alla produzione dell’acqua calda, ma anche al supporto dell’impianto di riscaldamento domestico (sistemi integrati).
Gli impianti fotovoltaici per lo sfruttamento dell’energia solare hanno conosciuto una notevole diffusione anche in Alto Adige, non da ultimo grazie ai generosi incentivi statali (v. foglio informativo).Attualmente in Alto Adige sono in funzione 7.317 impianti, pari a una superficie FV di 167 ha circa, che generano 252 milioni di kWh di energia elettrica.

Solare-termico

Come funziona il fotovoltaico?

Con il termine fotovoltaico (FV) si intende la conversione diretta della luce solare in energia elettrica mediante celle solari fotovoltaiche. La conversione dei raggi solari in energia elettrica genera corrente continua. Poiché tuttavia gli elettrodomestici funzionano con corrente alternata, l’energia elettrica ricavata dal sole deve prima di tutto essere trasformata mediante un cosiddetto “inverter”. In linea teorica si potrebbero alimentare gli elettrodomestici anche con corrente continua, tuttavia ciò richiederebbe la sostituzione di tutti gli apparecchi in uso. L’energia elettrica prodotta in eccesso con il fotovoltaico può essere immessa nella rete elettrica o immagazzinata in batterie. Quest’ultima soluzione si adotta prevalentemente per le costruzioni isolate, cioè senza possibilità di allacciamento alla rete elettrica. Moduli fotovoltaici In base alle tecnologie di produzione si distingue tra celle in silicio monocristallino e policristallino e moduli a filo sottile (silicio amorfo e silicio cristallino). Sul mercato si trovano anche altri moduli fotovoltaici come p.e. quelli a concentrazione o quelle organiche. I moduli fotovoltaici, oltre ad avere diverse materie prime e diversi processi di produzione, si distinguono anche per grado di efficienza. Modulo fotovoltaico efficienza Silicio monocristallino ca. 14 – 24 % Silicio policristallino ca. 13 – 18 % Silicio amorfo ca. 5 – 13 % Celle a concentrazione fino a 40% Celle organiche fino a 12% Il grado di efficienza viene determinato in laboratorio a condizioni standardizzate: questo spiega le differenze, in parte veramente drastiche, con quanto poi effettivamente realizzato. Per alcuni tipi di modulo il grado di efficienza si riduce fino al 10%, se la temperatura sale di 25 gradi. Per questo motivo nei mesi estivi spesso non si raggiungono le prestazioni massime teoricamente possibili. Anche il progressivo sporcarsi dei moduli può portare a notevoli riduzioni di resa. In caso di pannelli estremamente sporchi queste possono arrivare fino al 30% ed oltre. In media si presume una riduzione dal 6 all’8%. Quanta elettricità produce un impianto fotovoltaico? La produzione di energia solare dipende da svariati fattori: la latitudine geografica, la durata della radiazione solare annuale, l’inclinazione dei moduli (valore ottimale: 35°), il loro orientamento (ottimale: sud) e ombreggiamento. Anche la temperatura e lo sporco depositato sui moduli influiscono sul rendimento effettivo. A ciò si aggiungono le perdite dovute al cablaggio ed agli invertitori ondulari. Anche una messa in posa non ottimale dell’invertitore ondulare, un invertitore ondulare di qualità inferiore oppure cavi sbagliati (sezioni sbagliate oppure cavi troppo lunghi) influiscono negativamente sul rendimento dell’impianto. Un impianto fotovoltaico medio permette di raccogliere ca. 1.100 kWh/kWp. Un impianto di 3 kWp pertanto produce ca. 3.300 kWh annue, considerando una superficie di ca. 20 mq su un tetto inclinato. Inoltre bisogna considerare che i moduli hanno una durata di vita stimata in 20-30 anni. La durata di vita degli invertitori ondulari invece è di ca. 10 anni.

Fotovoltaico

Come funziona il solare-termico?

Gli impianti solari sono una tecnologia che permette la conversione diretta dell’energia solare in energia termica , utilizzata per il riscaldamento dell’ acqua sanitaria. Gli impianti solari termici da decenni nel mondo vengono installati , infatti gli impianti solari funzionano molto bene proprio per la loro semplicita’ e la loro tecnologia affidabile e duratura a costi di investimento molto ridotti. Come funzionano gli impianti solari termici e quali sono le varie tipologie 1) Impianti solari a circolazione naturale (serbatoio sopra i pannelli): il fluido contenuto nei tubi dei pannelli solari scaldandosi sale e cede il calore accumulato all’acqua contenuta nel serbatoio. Sono impianti di piccole dimensioni, di facile installazione e di costo ridotto: 2) Impianti solari a circolazione forzata (serbatoio posto sotto i pannelli, ad es. nel locale caldaia): una pompa permette la circolazione del fluido dal serbatoio ai pannelli solari. Per scegliere il sistema solare più adatto alle vostre esigenze sia per il settore privato che per quello industriale, bisogna considerare vari fattori tra cui: il numero di persone che utilizzano l’acqua calda il periodo dell’anno in cui si intende sfruttare l’impianto la località in cui verrà installato l’impianto la temperatura di utilizzo dell’acqua calda il tipo di processo produttivo Ogni persona consuma mediamente tra i 60 e gli 80 litri d’acqua calda al giorno: da questo valore è possibile desumere la quantità totale di acqua calda che si prevede verrà consumata giornalmente dall’utenza (famiglia, albergo o altro). Considerando poi il periodo in cui si vuole usare l’impianto (solo primavera/estate o anche autunno/inverno), la località in cui esso verrà installato, la temperatura di utilizzo dell’acqua calda, e il processo produttivo nel caso di attività industriali,si potrà procedere con la scelta dell’ impianto più adatto. Funzionamento impianti solari a circolazione naturale: Gli impianti solari a circolazione naturale sono sistemi a circuiti chiuso, che funzionano a scambio indiretto e, non avendo pompe e componenti elettronici, necessitano di minima manutenzione. Nei tubi del collettore solare passa un fluido (glicole propilenico) che, esposto alle radiazioni solari, si scalda, diviene più leggero (si riduce la sua densità) e sale per convenzione (effetto termosifone) verso il serbatoio. Il fluido, attraverso un’intercapedine del serbatoio, cede il calore all’acqua in esso contenuta, che confluisce nel circuito sanitario dell’utenza. Il glicole propilenico è atossico e, chiuso in un circuito sigillato, protegge tutto l’impianto dal rischio di congelamento. Funzionamento impianti solari a circolazione forzata: Gli impianti solari a circolazione forzata si differenziano da quelli a circolazione naturale, perche’ la circolazione del fluido termovettore avviene grazie ad una pompa comandata dalla centralina, il calore dei pannelli solari è quindi trasportato al serbatoio tramite un circuito riempito di acqua glicolata (per evitare il gelo in caso di temperature rigide e assenza di sole). II sistema di regolazione elettronico ha il compito di confrontare la temperatura nell’accumulatore (T1) con quella dei collettori (T2). Se T2 e maggiore di T1, la pompa di circolazione viene avviata. II fluido termovettore, passando attraverso delle tubazioni isolate termicamente, arriva all’accumulatore, nel quale è presente uno scambiatore che consente il trasferimento del calore dal fluido all’acqua contenuta nel serbatoio. INTEGRAZIONE TERMICA Se l’apporto energetico proveniente dal circuito solare e insufficiente (cattivo tempo), oppure si verifica un elevato consumo di acqua calda, la temperatura nella parte superiore dell’accumulatore scende sotto un certo livello e allora la centralina elettronica comanda l’inserimento del sistema di riscaldamento ausiliario. Questo può essere termico (di solito gas, gasolio o legna) oppure elettrico (resistenza elettrica, privilegiata nei mesi estivi). I sistemi solari forzati sono caratterizzati da un flusso molto debole di acqua attraverso i collettori(principio low-flow) e da un eccellente effetto di stratificazione (distribuzione verticale della temperatura) nell’accumulatore, cosa che migliora in modo sensibile il rendimento globale dell’impianto
Led

LED – consumo energia minimale

Tutti conosciamo i Led, sono facilmente reperibili e li troviamo applicati ad una miriade di progetti; da quelli più professionali fino ad arrivare agli strumenti d’uso quotidiano. I loro colori brillanti li rendono adatti ad ogni utilizzo e senza dubbio di piacevole impatto visivo. Il funzionamento però non è banale come si può pensare, bensì risulta essere molto affascinante. Vediamo insieme come sono formati e come lavorano i Led, analizziamo gli usi e il funzionamento di questi piccoli e preziosi diodi.

Cosa sono i LED ?

LED è l’acronimo di “light-emitting diode” ovvero diodo ad emissione luminosa. I led lavorano esattamente come molti altri diodi, sono dei semiconduttori costituiti nella maggior parte dei casi da arseniuro di gallio (GaAs), fosfuro di gallio (GaP) o arseniuro di fosfuro di gallio (GaAsP). Questo tipo di semiconduttori ha la particolarità di poter essere assottigliato fino a 0,5 micron. Un micron corrisponde esattamente a un millesimo di millimetro, da qui deriva la possibilità di realizzare un prodotto molto piccolo.

Possiamo quindi affermare che i LED sono uno speciale tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore drogato.

I LED devono essere alimentati a corrente costante e polarizzata. Per ottenere questo risultato si può utilizzare un generatore di corrente o più semplicemente una resistenza di valore appropriato da mettere in serie al LED in modo da limitare la corrente per una data tensione di alimentazione.

I diodi ad emissione luminosa LED hanno saputo imporsi sul mercato grazie al basso prezzo, alla elevata efficienza ed alla loro affidabilità.

E’ bene ricordare che il primo LED è stato sviluppato nel 1962 da Nick Holonyak Jr. un inventore statunitense.

Come funziona i LED?

Il dispositivo in questione, LED, sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori (citati in precedenza) per produrre fotoni a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone, lacuna. Per capire il funzionamento di un diodo led prendiamo in considerazione che la luce è una forma di energia e che tale energia viene rilasciata da un atomo. La luce come tutti ben sapete è composta da delle piccole particelle, le quali vengono chiamate fotoni. Ora supponiamo che in un led ci siano diversi atomi con diversi elettroni che girano intorno al nucleo sulle proprie orbite, ovviamente a seconda dell’orbita che occupa un elettrone sarà più o meno carico di energia (l’energia è direttamente proporzionale alla larghezza dell’orbita). Quando uno di questi elettroni passa da un orbita larga ad una inferiore andando a riempire una lacuna Positiva perde un po’ della sua energia ed ecco svelato il mistero: da qui deriva la luce che vediamo, ovvero dalla perdita di energia sotto forma di fotone. Più energia perde l’elettrone che si sposta (ad esempio con un calo di orbita elevato) maggiore sarà la frequenza della luce emessa, da qui si determina il colore della luce stessa. Dunque abbiamo detto che con la perdita di energia durante il passaggio da un’orbita all’altra si determina il colore della luce, ora la domanda sorge spontanea: e se noi volessimo produrre della luce bianca? C’è da dire innanzitutto che la luce bianca non è un colore ma bensì la combinazione di molti colori. Un modo per ottenere questo risultato potrebbe essere quello di utilizzare un LED RGB e mescolare i colori rosso, verde e blu per fare il bianco, ma questo richiederebbe un certo controllo sui vari LED molto difficile da realizzare. Esiste però un altro metodo più semplice e veloce per ottenere della luce bianca da un Led ed è quello di applicare alcuni strati di fosforo sulla cima del Led stesso. Solitamente se ne sceglie uno di colore blu; tali strati hanno la funzione di spostare la lunghezza d’onda della luce che li attraversa e riprodurre la luce bianca. Il funzionamento è molto simile a quello delle luci fluorescenti.

Oltre a impianti fotovoltaici siamo distributori V-TAC è un marchio di illuminazione a LED Premium sviluppato con specialisti di energia e illuminazione. Facciamo un punto per progettare e distribuire soluzioni di illuminazione a LED di alta qualità, convenienti e sostenibili.

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