Storia:
1839 scoperta del fenomeno (Becquerel)
1940 tecnologia basata sul silicio
1958 primo utilizzo nel satellite Vanguard I
anni '70 utilizzo per utenze civili (con bassi consumi) non raggiunte dalla rete pubblica
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Vantaggi:
basso impatto ambientale (silenzioso, non inquinante)
buona affidabilità e lunga durata (niente parti in movimento, poca manutenzione)
basso impatto visivo (integrabile negli edifici)
modularità e ampia gamma di potenza (da pochi mW a MW, impianti facilmente ampliabili)
installazione facile ed economica
basso costo di smaltimento
effetti etico-politico-economici (fonte rinnovabile, minore dipendenza dal petrolio)
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Difetti:
Principio di funzionamento:
giunzione PN come in diodo e relativa caratteristica
la giunzione è esposta (come nei fotodiodi); se colpita da radiazione luminosa la caratteristica si sposta e si ha conduzione inversa e comportamento da generatore (eroga energia); fig 30.2 molto utile
cella fotovoltaica: molti diodi in parallelo; converte energia della radiazione in energia elettrica
approfondimento su radiazione e spettro (no!)
prestazioni dipendono da:
irraggiamento W/m^2 (meteo, ora, stagione, inquinamento, elevazione quindi latitudine)
temperatura cella (se sale peggiorano perché cala Voc)
condizioni standard: 1000W/m^2 a 25°C
Tecnologie:
Caratteristica giunzione (conviene guardare solo quella del modulo?):
Moduli:
modulo: assemblato con celle in serie e parallelo per ottenere determinate caratteristiche elettriche/meccaniche
costruzione:
caratteristiche elettriche:
generatore fotovoltaico: moduli in serie e parallelo per ottenere determinate caratteristiche elettriche/meccaniche
posizionamento: possibilmente perpendicolare (Sud, 30°)
Caratteristica:
da quella di giunzione a cella (sommo le correnti) a modulo (sommo le tensioni): fig 30.6
3 tratti: gen corrente, gen tensione, potenza costante (nel ginocchio)
Applicazione in continua:
gen corrente: no, le prestazioni calano troppo con irraggiamento
gen tensione: per piccoli carichi accettando variazioni/calo prestazioni
su batteria ( ci vuole un diodo!) con V=Vpicco: per media potenza, lavora a potenza massima
su batteria con convertitore DC/DC: MPPT (Maximum Power Point Tracking) e potenza massima ma maggior costo
Applicazione in alternata:
serve un inverter (MPPT, conversione con f=50Hz, sincronismo con la rete per cessione energia, filtro RFI, cosfi=1)
grid-connected: possibile cessione produzione in eccesso
stand-alone: con parco batterie (tensione bassa, regolatore di carica per non danneggiarle)