Come funzionano i pannelli solari?

I pannelli solari sono la chiave per diventare protagonisti attivi nella produzione di energia rinnovabile, e della rivoluzione energetica che sta avvenendo in questi anni. Come è possibile capire in modo semplice come funzionano i pannelli fotovoltaici e trasformare l’energia del sole in elettricità pulita che alimenta la vostra casa?

Cerchiamo di capire come viene generata l’energia solare passo dopo passo.

Come funziona un pannello solare?

Innanzitutto bisogna specificare che “pannelli solari” è un’etichetta ampia che raccoglie due tipi di impianti:

• i pannelli solari fotovoltaici (FV), con cui è possibile produrre energia elettrica, in primis, ma con cui si può produrre anche energia termica se abbinati alle pompe di calore di ultima generazione;
• i pannelli solari termici, che permettono di generare energia termica, attraverso l’aumento della temperatura di un liquido, generalmente acqua, che scorre dai pannelli esposti normalmente sopra il tetto al sistema di riscaldamento domestico.

Consideriamo più nel dettaglio il primo tipo di pannelli, che è anche quello più diffuso in ambiente domestico. Un pannello solare fotovoltaico ù costituito da molte celle fotovoltaiche collegate tra loro: è l’unità fotovoltaica (o cella fotovoltaica) a far sì che la luce del sole si trasformi in elettricità. I fotoni – le “particelle” dotate di energia provenienti dall’onda elettromagnetica di cui è composta la “luce” solare – stimolano gli atomi di silicio, che liberano elettroni generando così un flusso elettrico. In che modo?

Una cella fotovoltaica è tipicamente un’unità di silicio multistrato in grado di trasformare e condurre energia grazie alle cariche opposte generate dall’effetto fotovoltaico nel semimetallo. I produttori di celle solari riescono a creare questo effetto grazie al silicio drogato, un materiale semiconduttore modificato da piccole quantità di atomi di altri materiali che possono fornire, per ogni lato dell’unità, una carica elettrica positiva o negativa.

I due materiali più usati per drogare il silicio in una tipica cella fotovoltaica sono:

• il fosforo, nello strato superiore del silicio, che aggiunge più elettroni allo strato, avendo una carica negativa;
• il boro, nello strato inferiore, che genera meno elettroni e quindi contribuisce ad avere e mantenere una carica positiva, quando la cella solare è esposta alla luce del sole.

Il silicio drogato permette quindi la creazione di un campo elettromagnetico pronto per accogliere la luce del sole. I fotoni colpiscono i pannelli, come miliardi di palline da ping pong, e sollecitano gli elettroni liberi nella cella; il campo elettrico creato nel pannello spinge questi elettroni eccitati fuori dall’unità di silicio verso la rete: le piste metalliche tipicamente d’argento, poste ai lati e/o sulla superficie della cella solare, raccolgono gli elettroni in corrente elettrica, trasferita ai fili elettrici. Naturalmente esistono diverse strutture e architetture di celle, ma i principi base di funzionamento sono comuni a tutte.

I pannelli solari generano elettricità in forma di corrente continua, che viene trasformata in corrente alternata alla giusta tensione, grazie all’inverter dell’impianto. In questa forma l’energia elettrica generata da un impianto fotovoltaico può essere utilizzata direttamente nelle case e nelle aziende a cui i pannelli solari sono collegati; in alternativa può essere immessa nella rete elettrica nazionale. Ecco il nostro approfondimento per scoprire quali siano i metodi più efficaci per gestire l’energia in eccesso.

I vantaggi dell’energia solare e dei pannelli fotovoltaici

I pannelli solari e le celle fotovoltaiche offrono molti vantaggi agli utenti dell’energia, sia per chi alimenta la propria abitazione che per chi sostiene la sua attività commerciale.

1. Installazione

   I pannelli solari possono essere installati molto rapidamente in diversi tipi di spazi e luoghi. È piuttosto comune vederli nei tetti delle case in campagna, ma anche nei quartieri residenziali o nei centri urbani, come nei tetti dei condomini che possono condividere i benefici dell’impianto. Inoltre, l’installazione di pannelli solari non è intrusiva, perché non altera a livello estetico le sembianze della vostra abitazione.

2. Sicurezza

   I pannelli solari possono essere considerati molto sicuri: essendo composti per lo più da singole unità di silicio collegate tra loro, non c’è pericolo di perdite o di emissione di tossine o fumi. Inoltre i pannelli fotovoltaici producono elettricità senza generare inquinamento acustico: questo è un vantaggio importante quando si pensa all’energia pulita.

3. Durata e manutenzione

   I pannelli solari hanno una lunga durata e necessitano di una manutenzione davvero minima. È importante pulirli periodicamente (a seconda di quanto sia inquinato il luogo) e tenerli lontani dalla sporcizia.

4. Smaltimento

   Se poi al termine del suo ciclo di vita si vuole dismettere l’impianto, nel caso di un sistema non integrato tutto torna esattamente come prima in men che non si dica, mentre nel caso di un impianto parzialmente integrato nel tetto sarà semplicemente necessario ripristinare le tegole. Per saperne di più leggendo il nostro articolo sul fotovoltaico integrato. In ogni caso i pannelli possono essere smaltiti in modo perfettamente ecosostenibile e senza alcun impatto sull’ambiente.

5. Risparmio energetico

   Naturalmente, i pannelli solari possono ridurre le bollette dell’elettricità a breve termine, e diventano un comodo fonte di energia e di ritorno economico a lungo termine quando il costo dell’acquisto e dell’installazione delle celle solari sarà rimborsato.
   I pannelli solari danno all’utente la garanzia di avere una fornitura di energia continua quando il sole splende, beneficio che si estende anche quando è nuvoloso perché i pannelli riescono a catturare anche la luce solare diffusa.

6. Accumulo e condivisione

   Infine, ma non meno importante, gli utenti dell’energia solare devono pensare all’immagazzinamento dell’elettricità e alla possibilità di distribuirla ai vicini o di immetterla nella rete nazionale. La produzione di energia in eccesso rispetto ai propri consumi dà la possibilità di accumulare energia con una batteria, per le ore in cui l’impianto non è in grado di produrne, come di notte.
   Che siate dotati di accumulo o meno, è inoltre possibile, con l’aiuto di Regalgrid, condividere questa energia con altri consumatori, parte della vostra Energy Community grazie a una rete intelligente per la distribuzione decentralizzata dell’energia. Scoprite come funziona leggendo nostro articolo sulle smart grid.
   Questo aiuta anche chi non può installare un impianto per motivi economici o di spazio, ad avere una fonte di energia alternativa a quella dei combustibili e delle fonti fossili di carbonio, in quanto la luce del sole (come fonte di energia) è illimitata e “verde” (in quanto non rilascia inquinamento nell’aria).
   Capire quindi come funziona un impianto fotovoltaico e quali benefici porti la produzione e la condivisione di energia pulita all’interno di un modello energetico localizzato, vi farà balzare in un futuro che è già cominciato, quello della digital energy, di cui Regalgrid si fa promotore.