Cos'è l'energia solare e come funzionano i pannelli solari?

Cos'è l'energia solare?

In parole povere, il solare è la fonte di energia più abbondante sulla Terra. Circa 173.000 terawatt di energia solare colpiscono la Terra in un dato momento, più di 10.000 volte il fabbisogno energetico totale del mondo.

Catturando l'energia del sole e trasformandola in elettricità per la casa o l'azienda, l'energia solare è una soluzione fondamentale per combattere l'attuale crisi climatica e ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili.

Come funziona l'energia solare?

Il nostro sole è un reattore nucleare naturale. Rilascia minuscoli pacchetti di energia chiamati fotoni, che percorrono i 93 milioni di miglia dal sole alla Terra in circa 8,5 minuti. Ogni ora, abbastanza fotoni colpiscono il nostro pianeta da generare abbastanza energia solare per soddisfare teoricamente il fabbisogno energetico globale per un anno intero.

Nel 2017, l'Agenzia Internazionale per l'Energia ha dimostrato che l'energia solare è diventata la fonte di energia in più rapida crescita al mondo, segnando la prima volta che la crescita dell'energia solare ha superato quella di tutti gli altri combustibili. Da allora, l'energia solare ha continuato a crescere e a battere record in tutto il mondo.

In che modo le condizioni meteorologiche influenzano l'energia solare?

Le condizioni meteorologiche possono influire sulla quantità di elettricità prodotta da un impianto solare, ma non esattamente nel modo in cui si potrebbe pensare.

Le condizioni perfette per produrre energia solare includono una giornata limpida e soleggiata, ovviamente. Ma come la maggior parte dell'elettronica, i pannelli solari sono in realtà più efficienti con il freddo che con il caldo. Ciò consente al pannello di produrre più elettricità nello stesso lasso di tempo. Man mano che la temperatura aumenta, il pannello genera meno tensione e produce meno elettricità.

Ma anche se i pannelli solari sono più efficienti con il freddo, non necessariamente producono più elettricità in inverno che in estate. Il clima più soleggiato si verifica spesso nei mesi estivi più caldi. Oltre a meno nuvole, il sole di solito splende per la maggior parte del giorno. Quindi, anche se i tuoi pannelli potrebbero essere meno efficienti con il caldo, probabilmente produrranno comunque più elettricità in estate che in inverno.

Ci sono posti in cui l'energia solare è maggiore di altri?

Ovviamente, alcuni posti hanno più sole di altri. Quindi la vera domanda è: se il meteo può influenzare la produzione di energia solare, alcuni posti sono candidati migliori per l'energia solare rispetto ad altri? La risposta breve è sì, ma non necessariamente a causa del meteo.

Prendiamo ad esempio le nuvole. Chiunque si sia scottato in una giornata nuvolosa sa che la radiazione solare penetra attraverso le nuvole. Per lo stesso motivo, i pannelli solari possono comunque produrre elettricità nelle giornate nuvolose. Ma a seconda della copertura nuvolosa e della qualità dei pannelli solari, l'efficienza della produzione di elettricità dei pannelli solari scende comunemente dal 10 al 25 percento o più rispetto a una giornata di sole.

In altre parole, l'energia solare può funzionare bene anche in luoghi tipicamente nuvolosi e freddi. 

Non importa dove vivi, l'energia solare può essere un investimento eccellente e un modo eccellente per aiutare a combattere il cambiamento climatico. Quanto risparmierai, e quanto velocemente vedrai un ritorno sul tuo investimento in un particolare stato, dipende da molti fattori, come il costo dell'elettricità, gli incentivi solari disponibili, la misurazione netta e la qualità dei tuoi pannelli solari.

Come funzionano i pannelli solari?

Quando i fotoni colpiscono una cella solare, staccano gli elettroni dai loro atomi. Se i conduttori sono collegati ai lati positivo e negativo di una cella, si forma un circuito elettrico. Quando gli elettroni scorrono attraverso un tale circuito, generano elettricità. Più celle costituiscono un pannello solare e più pannelli (moduli) possono essere collegati insieme per formare un array solare. Più pannelli puoi installare, più energia puoi aspettarti di generare.

Di cosa sono fatti i pannelli solari?

I pannelli solari fotovoltaici (PV) sono costituiti da molte celle solari. Le celle solari sono realizzate in silicio, come i semiconduttori. Sono costruite con uno strato positivo e uno negativo, che insieme creano un campo elettrico, proprio come in una batteria.

Come generano elettricità i pannelli solari?

I pannelli solari fotovoltaici generano elettricità a corrente continua (CC). Con l'elettricità CC, gli elettroni scorrono in una direzione attorno a un circuito. Questo esempio mostra una batteria che alimenta una lampadina. Gli elettroni si muovono dal lato negativo della batteria, attraverso la lampada, e tornano al lato positivo della batteria.

Con l'elettricità CA (corrente alternata), gli elettroni vengono spinti e tirati, invertendo periodicamente la direzione, proprio come il cilindro del motore di un'auto. I generatori creano elettricità CA quando una bobina di filo viene fatta girare accanto a un magnete. Molte fonti di energia diverse possono "girare la manovella" di questo generatore, come gas o gasolio, energia idroelettrica, nucleare, carbone, vento o solare.

Per la rete elettrica degli Stati Uniti è stata scelta l'elettricità AC, principalmente perché è meno costosa da trasmettere su lunghe distanze. Tuttavia, i pannelli solari creano elettricità DC. Come facciamo a immettere l'elettricità DC nella rete AC? Utilizziamo un inverter.

A cosa serve un inverter solare?

Un inverter solare prende l'elettricità DC dal pannello solare e la usa per creare elettricità AC. Gli inverter sono come il cervello del sistema. Oltre a invertire la corrente DC in AC, forniscono anche protezione da guasti a terra e statistiche di sistema, tra cui tensione e corrente su circuiti AC e DC, produzione di energia e tracciamento del punto di massima potenza.

Gli inverter centrali hanno dominato l'industria solare sin dall'inizio. L'introduzione dei microinverter è uno dei più grandi cambiamenti tecnologici nell'industria fotovoltaica. I microinverter ottimizzano per ogni singolo pannello solare, non per un intero sistema solare, come fanno gli inverter centrali.

Ciò consente a ogni pannello solare di funzionare al massimo potenziale. Quando si utilizza un inverter centrale, avere un problema su un pannello solare (magari è in ombra o si è sporcato) può ridurre le prestazioni dell'intero array solare. I microinverter, come quelli del sistema solare domestico Equinox di SunPower, rendono questo un non problema. Se un pannello solare ha un problema, il resto dell'array solare funziona comunque in modo efficiente.

Come funziona un impianto a pannelli solari?

Ecco un esempio di come funziona un impianto di energia solare domestico. Innanzitutto, la luce del sole colpisce un pannello solare sul tetto. I pannelli convertono l'energia in corrente continua, che fluisce verso un inverter. L'inverter converte l'elettricità da corrente continua a corrente alternata, che puoi quindi utilizzare per alimentare la tua casa. È meravigliosamente semplice e pulito, e sta diventando sempre più efficiente e conveniente.

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