LA GUIDA COMPLETA AI PANNELLI SOLARI

COSA SONO I PANNELLI SOLARI?

Un pannello solare è una serie di celle solari fotovoltaiche (PV) che assorbono la luce solare e la convertono in elettricità. Per la maggior parte delle installazioni, più pannelli solari sono collegati insieme per creare un pannello solare. I componenti di un pannello solare includono celle solari, una custodia in vetro, una piastra posteriore, un telaio metallico e cavi di trasmissione dell’energia.

UNA BREVE STORIA DELLA TECNOLOGIA DELL’ELETTRICITÀ SOLARE

Thomas Edison ha sviluppato la corrente continua (DC), un circuito in cui gli elettroni scorrono in una direzione. L’elettricità CC funzionava in modo molto simile a una batteria che alimenta una lampadina, che era lo standard negli Stati Uniti fino al 1880. Nikola Tesla pensava che l’elettricità a corrente alternata (AC) fosse una soluzione migliore perché poteva essere facilmente convertita in diverse tensioni, rendendo più facile il trasporto su lunghe distanze.

La marea iniziò a cambiare quando la tecnologia di Tesla fu selezionata per l’Esposizione Universale del 1893 a Chicago e l’elettricità a corrente alternata divenne lo standard per la rete elettrica degli Stati Uniti. Tesla, Inc. è ora il nome di un’azienda creata da Elon Musk che utilizza la corrente alternata per i suoi veicoli ad alta efficienza energetica e le tecnologie solari.

L’energia del sole è fondamentale per tutta la vita sulla terra e gli esseri umani hanno sempre trovato il modo di sfruttarne l’energia. La tecnologia solare fotovoltaica come la conosciamo oggi esiste da quando Bell Labs ha creato la prima cella al silicio nel 1954. Nel 1960, l’efficienza delle celle solari era migliorata dal 4% al 14%.

L’industria dell’energia solare ha continuato ad espandersi nei decenni successivi. La tecnologia solare è migliorata grazie agli investimenti in ricerca e sviluppo e ai quadri normativi per le interconnessioni solari stabiliti dai governi federale e statale. Entrambi includevano politiche come crediti d’imposta, sconti e standard di energia rinnovabile.

Nel 1999, la capacità solare installata cumulativa ha raggiunto i 1.000 megawatt (MW). Nel 2000, mentre gli astronauti stavano installando pannelli solari sulla Stazione Spaziale Internazionale, i Sandia Laboratories hanno inventato un moderno inverter che migliorava la sicurezza del sistema durante le interruzioni di corrente.

Nei quasi due decenni successivi, i costi dei pannelli solari sono diminuiti drasticamente a causa delle innovazioni nella progettazione dei pannelli solari e dei miglioramenti nei sistemi di scaffalature che rendono le installazioni più facili e veloci da completare.

Secondo un rapporto di dati di Statista, nei quasi due decenni che vanno dal 2000 al 2019, la produzione netta di energia solare fotovoltaica mondiale è aumentata da 1.288 MW a 633.700 MW.

Il futuro dell’innovazione della tecnologia solare continuerà ad avanzare, rendendo più facile per le persone medie acquisire pannelli altamente efficienti e i nuovi sistemi probabilmente si concentreranno su materiali oltre o in aggiunta al silicio. Ad esempio, le recenti scoperte con le perovskiti potrebbero portare a pannelli di maggiore efficienza e alla capacità di rivestire diverse superfici con l’energia solare con la stessa facilità della pittura.

Considerando che la quantità di luce solare che raggiunge la Terra ogni ora è sufficiente per alimentare l’intero globo per un anno, il potenziale dell’energia solare è illimitato.

TIPI DI PANNELLI SOLARI

I produttori di pannelli solari utilizzano diversi tipi di celle solari e tecnologie solari, ma il materiale più comune utilizzato per le celle solari è il silicio (Si). Il silicio è un componente chiave di diversi tipi di pannelli solari e tutti hanno i loro vantaggi e svantaggi. Ma a seconda di come si utilizza l’energia solare, è importante conoscere i vantaggi di qualsiasi nuova tecnologia di celle solari che utilizzi tecniche o materiali aggiuntivi.

Le celle solari sono fatte di silicio e sono costruite con uno strato positivo e negativo per creare un campo elettrico, simile a una batteria. La maggior parte dei pannelli solari sono realizzati in silicio monocristallino o policristallino.

SILICONE MONOCCRISTALLO

• Intervallo di efficienza media: 15%-24%
• Com’è fatto: i wafer sono tagliati da un unico blocco cristallino di silicio ad alta purezza con celle che formano una forma riconoscibile.
• Aspetto: le celle monocristalline hanno l’aspetto uniforme di piccoli quadrati neri con angoli dentellati. I pannelli solari realizzati con queste celle solari di solito hanno un pannello posteriore bianco o nero.
• Caratteristiche: questi pannelli conducono l’elettricità in modo più efficiente e funzionano meglio alle alte temperature e in condizioni di ombra, consentendo loro di generare più energia solare rispetto ad altri pannelli della stessa dimensione. Poiché questo tipo di tecnologia è la più affidabile, ha anche una durata comprovata. Tuttavia, sono i pannelli più costosi e generano più scarti nel processo produttivo.

SILICONE POLICRISTALLINO (O MULTICRISTALLINO).

• Intervallo di efficienza media: 12%-16%
• Com’è fatto: frammenti di più cristalli di silicio vengono riscaldati, fusi e pressati insieme per formare una grande cella solare.
• Aspetto: queste celle solari hanno una superficie sfaccettata, irregolare, simile a un gioiello e di solito sono di colore blu.
• Caratteristiche: i pannelli solari policristallini sono meno efficienti, ma più economici e anche meno dispendiosi nel processo di produzione del silicio. Questi sono i pannelli solari più comuni al mondo, principalmente a causa del boom della produzione in Cina negli ultimi anni. Inoltre, queste celle solari sono ricoperte da un involucro di vetro, solitamente realizzato in vetro antiriflesso per aumentare l’assorbimento della luce solare e migliorare l’efficienza del pannello solare, e sono anche protette da uno strato posteriore.

PANNELLI SOLARI

• Intervallo di efficienza media: 7% -13%
• Com’è fatto: un sottile strato di materiale fotovoltaico o una combinazione di materiali come silicio amorfo non cristallino (a-Si), tellururo di cadmio (CdTe) o rame indio gallio seleniuro (CIGS) viene depositato su una superficie come il vetro , plastica o metallo.
• Aspetto: le lastre di silicio a film sottile sono generalmente più grandi e hanno un aspetto nero uniforme e solido.
• Caratteristiche: questa è una tecnologia più recente disponibile in commercio ed è adatta per case o aziende in cui lo spazio non è un problema. I pannelli solari a film sottile sono economici, facili da produrre, flessibili, portatili e leggeri. Tuttavia, sono meno durevoli e hanno una durata più breve.

RIASSUNTO DEI PANNELLI SOLARI IN SILICONE

Efficienza del tipo di cella al silicio Vantaggi principali Svantaggi chiave
Monocristallino 15%-24% Più efficace, durevole, collaudato, esteticamente gradevole Costo più elevato
Policristallino 12%-16% Prezzo più basso, efficienza migliorata Efficienza inferiore, estetica peggiore
Film sottile 7%-13% Basso costo, facile da realizzare, migliore estetica Bassa efficienza, meno comprovata

ALTRE TECNOLOGIE A CELLE SOLARI

Le celle solari multigiunzione si basano sugli stessi principi delle celle a base di silicio, tranne per il fatto che sono progettate con più strati di semiconduttori diversi in grado di catturare più spettro della luce.

ETEROGIUNZIONE A STRATO SOTTILE INTRINSECO (HIT)

Le celle solari HIT, inventate da Panasonic, utilizzano sottili strati intrinseci di silicio amorfo sulla superficie superiore e inferiore di un wafer di silicio cristallino.

PEROVSKITE

Le celle solari fatte di perovskite sono una famiglia di cristalli che prendono il nome dal geologo russo Lev Perovsky. Le perovskiti sono meno stabili del silicio, ma possono raggiungere un’efficienza energetica solare simile alle celle monocristalline a un costo inferiore.

Sebbene non sia ancora disponibile in commercio, questa promettente tecnologia potrebbe presto essere applicata come pellicola alle celle esistenti a base di silicio per aumentare l’efficienza dei pannelli solari standard.

COME FUNZIONANO I PANNELLI SOLARI

Le funzioni dei sistemi di pannelli solari sono più semplici di quanto si pensi.

Il sole rilascia piccoli pacchetti di energia chiamati fotoni che viaggiano sulla Terra e questa luce solare illumina i pannelli in quantità variabili a seconda del loro orientamento e della posizione della tua casa o della tua attività. I pannelli solari convertono quindi l’energia solare (fotoni) in elettricità quando colpiscono la cella solare eliminando gli elettroni dai loro atomi. Questi elettroni fluiscono quindi attraverso la linea al convertitore.

Gli inverter convertono l’elettricità da CC a CA: la CA è ciò che utilizziamo per le nostre luci, apparecchi e dispositivi (tutto ciò che si collega a una presa a muro). La corrente alternata fluisce quindi al tuo contatore per alimentare la tua rete domestica o cittadina.

Quando il sole non splende e i tuoi pannelli non hanno energia solare da convertire in elettricità, la tua casa sarà comunque alimentata dalla rete. Se il tuo sistema di pannelli solari genera più elettricità di quella che usi in un dato momento, quell’elettricità rifluirà dalla tua casa alla rete. Molte società di servizi pubblici hanno politiche di misurazione della rete che ti accreditano per l’energia solare in eccesso che produci.

TIPI DI INVERTER

Un’altra parte fondamentale di un sistema di energia solare è la tecnologia inverter. Esistono tre tipi principali di convertitori:

• Inverter di stringa: l’elettricità CC dal tuo sistema solare viene instradata attraverso un singolo inverter, che viene quindi collegato al tuo quadro elettrico. I convertitori in gomma sono la soluzione di conversione più economica, ma rendono difficile valutare i problemi di prestazioni delle singole schede.
• Micro-inverter: i micro-inverter sono fissati sul retro di ogni singola scheda. Questi tendono ad essere più costosi, ma forniscono un monitoraggio a livello di pannello.
• Ibrido: offre una soluzione intermedia che combina un inverter centralizzato con ottimizzatori di potenza su ogni pannello. Gli ottimizzatori di potenza sono una tecnologia di conversione da CC a CC che migliora le prestazioni regolando l’uscita di ciascuna scheda in modo che corrisponda al convertitore. Questa tecnologia offre alcuni degli stessi vantaggi in termini di prestazioni del sistema dei microinverter, ma a un costo inferiore.

Gli inverter forniscono funzionalità aggiuntive oltre alla conversione delle correnti elettriche per il nostro utilizzo, come la protezione dai guasti a terra e la fornitura di informazioni dettagliate sulla produzione di energia e il monitoraggio dei punti di picco di potenza.

IN CHE DIREZIONE DEVONO ESSERE RIVOLTI I PANNELLI SOLARI?

Idealmente, i pannelli solari montati su un tetto con un’inclinazione standard dovrebbero essere rivolti a sud, consentendo la massima produzione. Se i tuoi pannelli sono rivolti a sud-est o sud-ovest, puoi aspettarti che producano circa il 10% di energia in meno, ma potrebbe essere sufficiente per alimentare la tua casa.

Se non riesci a montare i tuoi pannelli solari rivolti a sud, considera quanto segue:

• Installazione dei pannelli rivolti nell’altra direzione: i pannelli rivolti a ovest o sud-ovest possono comunque produrre energia sufficiente per alimentare completamente o parzialmente la tua casa. Il tuo installatore può prendere questa decisione.
• Installazione di più pannelli: sebbene i pannelli solari che non sono rivolti a sud non ricevano la stessa quantità di luce solare diretta, potresti essere in grado di compensare utilizzando più pannelli.
• Montaggio dei pannelli a terra oa parete: è un’idea sbagliata comune che si possano montare solo pannelli solari sul tetto. Se non ti piace l’aspetto o se il tuo tetto non è esposto a sud, puoi installare il tuo sistema su una parete esposta a sud che riceve la luce solare diretta. È possibile anche un sistema a terra purché si abbia lo spazio necessario e talvolta è preferito perché è più economico da installare e mantenere rispetto a un sistema a parete.

Un professionista dell’installazione può anche utilizzare la tecnologia per tenere traccia di come il sole colpisce la tua casa, consentendo loro di installare i pannelli rivolti nella giusta direzione con la giusta angolazione.

QUANDO PASSARE ALL’ENERGIA SOLARE?

Passare al solare in qualsiasi momento è una decisione intelligente, ma acquistare e installare il tuo sistema solare subito prima dell’estate avrà i maggiori vantaggi. Puoi potenzialmente mantenere la tua casa più fresca fino a -15°C ombreggiando il tuo tetto, il che è particolarmente utile durante la calda stagione estiva: si tratta di una riduzione del 38% del carico annuale della tua casa.

L’uso del solare non solo ti fa risparmiare sulla bolletta della luce, ma può anche aiutarti a mantenere le luci accese quando la calura estiva aumenta e le interruzioni di corrente sono più probabili.

Poiché i prezzi dell’elettricità possono essere volatili per i consumatori durante l’estate, è intelligente passare all’energia solare prima dell’inizio della stagione calda, ma per essere chiari, ogni momento è un buon momento.

TROVA UN INSTALLATORE AFFIDABILE CHE TI AIUTA CON LA TUA CENTRALE SOLARE

L’uso dell’energia solare offre numerosi vantaggi: ottieni l’indipendenza energetica risparmiando allo stesso tempo. È uno degli investimenti finanziari più intelligenti che puoi fare nella tua vita.

Non lasciare che nulla si frapponga tra te e l’installazione del sistema dei tuoi sogni. Un installatore di pannelli solari esperto e affidabile può aiutarti a sfruttare la potenza del sole, indipendentemente da dove vivi o da dove sia rivolto il tuo tetto.

Perché il tasso di degrado è importante quando si scelgono i pannelli solari

Quando si decide quali pannelli solari sono adatti alla propria casa, c’è molto di più da considerare oltre al prezzo. Certo, l’opzione a basso costo può sembrare allettante all’inizio, ma il tuo investimento varrà il suo peso tra 10, 20 o anche 30 anni?

Il tasso di degradazione è la diminuzione della potenza di uscita di un pannello solare nel tempo. La maggior parte dei prodotti solari attualmente sul mercato si degrada a un tasso medio dello 0,5% ogni anno. E quando si tratta di tecnologia solare, perdere una percentuale può avere un impatto sempre maggiore sul massimo risparmio potenziale. Ecco perché è fondamentale stimare i tassi di degrado dei pannelli solari prima di firmare la linea tratteggiata.

Tutti i sistemi di pannelli solari si degradano nel tempo, ma alcuni perdono la loro capacità produttiva molto più lentamente di altri. (Anche i pannelli solari nello spazio si degradano.) Una varietà di fattori può influenzare il tasso di degrado di un pannello solare, inclusi clima, temperatura e materiali che alla fine costituiscono la durata di un pannello solare. Per garantire che il tuo sistema solare funzioni al massimo livello possibile, devi optare per una soluzione solare premium in grado di gestire lo stress.