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Il sistema fotovoltaico: dalla superficie solare a quella terrestre La struttura di un sistema fotovoltaico può essere molto varia; nella sua forma più generale, lo schema di un sistema è riportato a lato anche se in generale la maggior parte delle realizzazioni pratiche impiegano solo una parte dei componenti . I sistemi sono abitualmente costituiti da moduli assemblati su una struttura portante fissa, in genere inclinata di un angolo pari alla latitudine del sito, in modo da ottimizzare così il rapporto fra l’energia raccolta sul piano dei moduli e il costo globale del sistema. Componenti di un sistema PV completo Caratteristica delle celle solari Una cella fotovoltaica è sostanzialmente un diodo di grande superficie. Esponendola alla radiazione solare, la cella si comporta come un generatore di corrente. La potenza massima erogabile in condizioni di illuminazione e temperatura specificate viene misurata in watt di picco (Wp). Si è convenuto internazionalmente di stabilire come condizioni di riferimento una temperatura della giunzione di 25° C e un irraggiamento di 1000 W/m² . L’efficienza di una cella fotovoltaica risulta dal rapporto tra la potenza massima da essa erogata (P max) e l’irraggiamento incidente sulla sua superficie (A cella): h = P max /1000 x A cella Schema di funzionamento della cella PV esempi di moduli esistenti in commercio Campo PV connesso alla rete Centrale fotovoltaica composta di pannelli disposti in file parallele. Il campo fotovoltaico Il campo fotovoltaico è un insieme di moduli fotovoltaici opportunamente collegati in serie e in parallelo in modo da realizzare le condizioni operative desiderate. Più moduli o pannelli collegati elettricamente, per ottenere la tensione nominale di generazione, formano la stringa. Infine il collegamento elettrico di più stringhe costituisce il campo. Nella fase di progettazione di un campo fotovoltaico devono essere effettuate alcune scelte che ne condizionano il funzionamento. Una scelta fondamentale è, sicuramente, quella della configurazione serie-parallelo dei moduli che compongono il campo fotovoltaico; tale scelta infatti determina le caratteristiche elettriche del campo fotovoltaico. Appena la taglia del campo fotovoltaico supera alcuni kilowatt di picco, le dimensioni ed il peso complessivo dei moduli diventano tali da richiedere la suddivisione del campo in pannelli. I pannelli a loro volta possono essere disposti in file parallele con l’inclinazione desiderata. In questo caso la distanza minima fra le file di pannelli non può essere casuale ma deve essere tale da evitare che l’ombra della fila anteriore copra quelli della fila posteriore. E’ quindi necessario calcolare la distanza minima tra le file in funzione dell’altezza dei pannelli, della latitudine del luogo e dell’angolo di inclinazione dei pannelli, affinchè non si verifichi ombreggiamento alle ore 12 del solstizio invernale. Gli accumulatori Nei sistemi fotovoltaici isolati l’immagazzinamento dell’energia viene, in genere, effettuato mediante accumulatori elettrochimici. La presenza di batterie di accumulo permette di far fronte a punte di carico, senza dover sovradimensionare i generatori, nonchè di garantire la continuità dell’erogazione di energia, anche in caso di basso irraggiamento o guasto temporaneo dei generatori. Inoltre la batteria di accumulo svolge, spesso, il compito di realizzare l’accoppiamento ottimo fra il generatore fotovoltaico e il resto del sistema. Lo sviluppo tecnologico in questo settore, legato all’industria automobilistica, ha permesso di ottenere accumulatori al piombo acido con bassa autoscarica, lunga vita (maggiore di 6 anni) e manutenzione ridotta (o addirittura nulla). accumulatori elettrochimici Villaggio isolato (segue nel file da scaricare)
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