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Materiali ed apparecchiture |
I moduli fotovoltaici
I
moduli possono essere: monocristallini, policristallini, amorfi
Per produrre i wafer in silicio monocristallino si parte da un bagno fuso di silicio puro. In questo bagno viene immerso un seme di silicio monocristallino, che ha una struttura cristallina ordinata. Quello che si ottiene alla fine del processo è un cilindro lungo anche 2 metri di silicio monocristallino. Si procede poi con il taglio mediante seghe a filo, in modo da ottenere i wafer veri e propri. I wafer devono essere successivamente squadrati in modo da permettere una adeguata copertura della superficie del modulo.
Il procedimento industriale che porta alla formazione dei wafer di silicio policristallino è di più recente concezione. Si parte sempre da un bagno fuso di silicio purificato il quale viene fatto raffreddare in lingotti (parallelepipedi). Gli atomi in questo caso non hanno una direzione preferenziale di crescita, quindi si disporranno in modo casule all’interno della struttura cristallina. Durante la fase di solidificazione nell’interfaccia fra un grano e l’altro vengono a depositarsi delle impurità che ostacolano il flusso della corrente, diminuendone leggermente l’efficienza di conversione fotovoltaica. Dopo il taglio si ottengono wafer di forma quadrata.
Attualmente, il miglior compromesso a livello commerciale tra efficienza, affidabilità e prezzo, è raggiunto dai moduli policristallini.
Stanno
affacciandosi sul mercato anche altre tipologie, come le pellicole fotovoltaiche”
Le pellicole fotovoltaiche si possono ottenere per deposizione chimica
sottovuoto su pellicole di plastica. E' possibile depositare fino a tre strati
di silicio, drogato con elementi diversi, in modo da avere una sensibilità
dell'effetto fotovoltaico a tre bande diverse di colore (cosiddetta "tripla
giunzione").
L'inverter
L’inverter
deve sottostare ad alcune norme tecniche che sfortunatamente non sono
standardizzate per tutta Europa, quindi il futuro proprietario di un tetto
fotovoltaico deve verificare l’effettiva compatibilità dell’inverter con le
norme del proprio paese, prima di considerare qualsiasi altro criterio di
scelta. I criteri di qualità sono: tensione, frequenza e sfasamento della
corrente, sicurezza (scollegare la rete in caso di black-out) e affidabilità
nel tempo.
Inoltre
va verificato:
•
che il rendimento sia pari al 90% a un livello di potenza superiore del 5% a
quello nominale (è il livello medio degli apparecchi sul mercato);
•
che siano regolabili all'interno i parametri per adattarsi alla rete elettrica
locale (da riaggiustare dopo qualche mese dall'avvio);
•
che ci sia una protezione (interna o esterna) da sovratensioni di rete
(fulmini). Questo è uno dei punti delicati da verificare, perché è la
principale causa di panne.
Le caratteristiche principali di un inverter sono: la potenza di output nominale; la potenza di spunto; l'efficienza di output e la forma d'onda dell'output.
Vi sono vari tipi di inverter, le tipologie principali disponibili sul mercato sono:
Inverter a commutazione forzata. In questo caso l'apparecchiatura è guidata dalla rete ed ha il vantaggio di costare meno di altre a scapito, però, della qualità del segnale elettrico in uscita e presenta, inoltre, un basso fattore di potenza.
Inverter a commutazione naturale. Al contrario del precedente, garantisce un'onda sinusoidale quasi perfetta ed un fattore di potenza quasi unitario.
Inverter integrato nel modulo. In questo caso è installato sulla parte posteriore del modulo FV: è estremamente compatto, comporta una notevole riduzione dei cavi elettrici per i collegamenti.
Dispositivi di connessione
E’
previsto che un impianto fotovoltaico duri per diversi decenni. Di conseguenza
è di grande importanza la qualità delle giunzioni elettriche, individuate da
tre parametri principali che devono essere sempre controllati:
I cavi elettrici esterni (tra i pannelli e dai pannelli all’inverter) devono essere di qualità appropriata. Sono raccomandati i cavi a doppio isolamento e resistenti ai raggi UV.
Le connessioni propriamente dette e l'ingresso nelle scatole e nell’inverter devono essere realizzati con grande cura per assicurare lunga durata e resistenza all’acqua. Una buona soluzione è l’uso di pannelli pre-cablati e di cavi speciali estensibili dotati di dispositivi di connessione rapida, polarizzati ed impermeabili. Il loro maggior costo è ampiamente compensato dalla facilità e rapidità di posa.
I
moduli fotovoltaici generalmente producono un basso voltaggio e un’alta
corrente, perciò, al fine di evitare grosse perdite lungo i cavi, occorre
prestare attenzione ad alcuni elementi:
•
Le sezioni dei cavi devono essere attentamente calcolate; così facendo si
possono ridurre le perdite sotto il 2%.
• La disposizione dei pannelli in serie è preferibile al parallelo, al fine di aumentare la tensione nominale del campo.
Dispositivi di sicurezza
Trattandosi sostanzialmente di impianti elettrici, i dispositivi di sicurezza rivestono un'importanza fondamentale e quindi tutto il sistema FV deve essere realizzato osservando scrupolosamente tutte le disposizioni di legge e di norme tecniche di esecuzione. Per tal motivo è importante che l'impianto disponga di una adeguata messa a terra mentre, anche se non obbligatorio, è consigliabile (anche in relazione alle caratteristiche del sito si installazione) l'adozione di un sistema di protezione antifulmine.