Da Cosa Dipende il Rendimento di un Cella Fotovoltaica

A seconda del materiale e della struttura con cui sono realizzati i moduli fotovoltaic,i il rendimento della maggior parte delle celle che lo compongono varia tra il 2% e il 20%. In alcuni prototipi recentemente sviluppati le celle solari multistrato hanno raggiunto un rendimento del 40%. Mediamente il valore è del 15% per moduli in silicio cristallino (un pochino piú alto per i mono rispetto ai policristallini) e dell’ 8-10% in quelli a film sottile (thin film).

Perchè l’irradiazione solare riesce ad essere convertita in energia elettrica con percentuali così basse? Facciamo un discorso più ampio: il sole è la fonte primaria di energia nel nostro sistema solare; la terra riceve il 90% del totale dell’ energia propagata dal sole.

radiazione_solare_europa

Un’area di 1mq nello spazio può ricevere fino 1.366kW di energia dai raggi solari, ecco perchè le navicelle spaziali sono ben alimentate dai pannelli. Questa grande quantità di potenza si indebolisce quando ci troviamo nella superficie terrestre a causa di vari motivi:

  • I vari gas e il vapore acqueo che si trovano nell’atmosfera terrestre assorbono una parte dell’ energia solare.
  • La distanza dal sole determina la quantità di energia solare ricevuta, quindi allontanandoci l’intensità si abbassa. Un pannello fotovoltaico installato ad alta quota ha un’efficienza superiore rispetto ad un altro che si trova al livello del mare. Questo perchè l’atmosfera è piú pulita e chiara, c’è meno smog.
  • Le varie riflessioni e lo scatterings dei raggi solari per la presenza di particelle nell’aria influenzano la quantità di energia solare ricevuta

L’efficienza di una cella fotovoltaica dipende da molti fattori; i principali sono:

  • La riflessione della radiazione solare in cima della cella fotovoltaica. Più è alto il grado di riflessione del raggio solare meno energia raggiunge la giunzione p-n.
  • La luce presenta fotoni di una vasta gamma di livelli energetici. Alcuni non hanno abbastanza energia per eccitare gli elettroni e permettere di sfuggire al loro legame con l’ atomo, e altri fotoni hanno troppa energia per farsi catturare dagli elettroni. Questi due scenari rappresentano il 70% della perdita dell’energia solare che potrebbe essere convertita in elettricità.
  • Le resistenze della traccia del collettore nella parte superiore della cella. Questa resistenza è dovuta a quelle tracce sottili che formano una griglia nella parte superiore della cella. Ricordate che non possiamo coprire la parte superiore con una piastra metallica, ciò impedirebbe alla luce di penetrare nella cella. In alcuni modelli di moduli pv i contatti nella parte superiore della cella sono fatti di materiale trasparente che non impedisce il passaggio della luce. Non possiamo altresì mettere i contatti sul lato della cella, ciò aumenterebbe la perdita interna della cella come discusso in precedenza.
  • La resistenza dei cavi di collegamento della cella solare al carico.
  • La resistenza del cristallo semiconduttore.
  • L’inclinazione del pannello fotovoltaico dove è montata la cella rispetto al sole e l’espsosizione.

Queste sono tutte nozioni tecniche. Abbiamo già parlato di come migliorare il Rendimento di Un impianto fotovoltaico. Si tratta di piccoli gesti che vanno dalla pulizia della superficie dei moduli, al controllo di eventuali ombre che nel corso del tempo possono essersi create sulla superficie.

Un ramo di un albero che è cresciuto, un’installazione di un antenna sono cose che banalmente fanno abbassare il rendimento annuale di produzione di energia elettrica. Tenete sempre d’occhio il contatore e mantenete un registro in cui segnate la produzione quotidiana di energia elettrica. Se notate un improvviso calo nella media, significa che c’è qualcosa che non va.

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Riscaldamento con Pannelli Fotovoltaici e Impianto con Condizionatori Canalizzati

canalizzazione_condizionamentoSiamo sempre stati abituati, specie in alcune parti d’Italia, a considerare solo il gas come combustibile da utilizzare per il riscaldamento. Vengono sì presi in considerazione stufe a pellet e biocombustibili, mai invece la corrente elettrica. Eppure abbiamo dimostrato che i condizionatori abbinati ai pannelli solari, in pompa di calore, fanno un gran lavoro e offrono calore ad un costo che si avvicina allo zero. Oggi vogliamo tornare sull’argomento parlando degli impianti con condizionatori canalizzati.

Come funziona:
riprendiamo il concetto del condizionatore che funziona in pompa di calore. L’uso è ormai acclarato, il condizionatore non è usato solo per rinfrescare d’estate, ma anche per riscaldare d’inverno. A noi basta schiacciare un solo tasto sul telecomando, quello con il “sole” per invertire il funzionamento e avere la temperatura desiderata. Solitamente un impianto con aria condizionata è composto da un motore esterno e da uno o più split interni.

Con il condizionamento canalizzato l’aria scorrerà attraverso delle condutture che partono da un motore esterno, ovviamente più grosso, e che si snodano lungo tutta la casa trovando ogni volta uno sbocco per ogni ambiente da riscaldare o raffreddare. Se siete stati in albergo avrete sicuramente notato un impianto canalizzato. Guardando in alto avrete visto delle grate, da lì esce aria calda o fredda.

Approfittando delle detrazioni fiscali sulla ristrutturazione che vengono protratte di anno in anno potrete costruire un impianto che non ha bisogno di grossi lavori. Non serve rompere il pavimento o i muri, ma creare un controsoffitto di almeno 40-50 cm dove collocare le tubazioni e condutture.

motore_esterno_canalizzato

I condotti dell’aria di alimentazione forniscono l’aria fresca nella stanza grazie ad un set di diffusori ventilatori, a soffitto, a cassetta, a colonna, mentre i condotti dell’aria di ritorno assorbono l’aria calda rientrante dall’ambiente grazie ad un’altra serie di diffusori. L’aria calda rientra nell’unità di trattamento dell’ aria, viene raffreddata e di nuovo entra nella stanza attraverso il canale di approvvigionamento per produrre l’effetto dell’ aria condizionata. Il ciclo è invece invertito per riscaldare l’ambiente in inverno.

Ogni ambiente può essere separato dagli altri e quindi potremmo scegliere temperatura, velocità del flusso dell’aria, ma anche chiudere e spegnere il riscaldamento o raffrescamento. Un timer inoltre ci permette di programmare accensione e spegnimento in maniera automatica.

condizionatore_canalizzato

Il motore esterno va ovviamente modulato in base alla grandezza della casa da riscaldare-raffreddare. Si parte da 18000 Btu per ambienti molti piccoli e si sale oltre i 27000 Btu. 

Il grande risparmio nell’ utilizzo di un impianto con condizionamento canalizzato si ha ovviamente se utilizziamo i pannelli fotovoltaici. Durante il giorno, produciamo energia elettrica che può essere spesa per il riscaldamento e, soprattutto in estate, approfittando delle giornate di sole lunghe, nel condizionamento. Un impianto canalizzato per una casa di 50-60 mq, una volta a regime può consumare anche solo 1-1,5 Kwh. Ovviamente ciò dipende da una serie di fattori come la differenza tra temperatura esterna ed interna, la coibentazione della casa, l’esposizione ecc.

I prezzi: un impianto canalizzato compresi i lavori di installazione e la realizzazione di strutture per il soffitto in cartongesso costa circa 3000 euro per una casa di 70 mq circa, escluso motore che si aggira sui 15000 euro per un 27000 Btu inverter.

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