L'energia solare funziona catturando l'energia del sole e trasformandola in elettricità per la casa o il lavoro.
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, un numero sufficiente di fotoni ha un impatto sul nostro pianeta per generare energia solare sufficiente per soddisfare teoricamente le esigenze energetiche globali per un anno intero.
Attualmente l'energia fotovoltaica rappresenta solo i cinque decimi dell'uno percento dell'energia consumata negli Stati Uniti. Ma la tecnologia solare sta migliorando e il costo di energia solare sta diminuendo rapidamente, quindi la nostra capacità di sfruttare l'abbondanza di energia del sole è in aumento.
Un rapporto del 2017 dell'Agenzia internazionale per l'energia mostra che il solare è diventato 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. Nei prossimi anni, godremo tutti dei vantaggi dell'elettricità generata dal sole in un modo o nell'altro.
Come funzionano i pannelli solari?
Quando i fotoni colpiscono una cella solare, liberano elettroni dagli atomi. Se i conduttori sono collegati ai lati positivo e negativo di una cella, forma un circuito elettrico. Quando gli elettroni fluiscono attraverso tale circuito, generano elettricità. Più celle formano un pannello solare e più pannelli (moduli) possono essere collegati insieme per formare un array solare. Più pannelli puoi distribuire, 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 fatte di silicio, come i semiconduttori. Sono costruiti con uno strato positivo e uno negativo, che insieme creano un campo elettrico, proprio come in una batteria.
In che modo i pannelli solari generano elettricità?
I pannelli solari fotovoltaici generano elettricità in corrente continua (CC). Con l'elettricità DC, gli elettroni scorrono in una direzione attorno a un circuito. Questo esempio mostra una batteria che alimenta una lampadina. Gli elettroni si spostano dal lato negativo della batteria, attraverso la lampada, e ritornano al lato positivo della batteria.
Con l'elettricità a corrente alternata (corrente alternata), gli elettroni vengono spinti e tirati, invertendo periodicamente la direzione, proprio come il cilindro del motore di un'auto. I generatori generano elettricità CA quando una bobina di filo viene fatta girare accanto a un magnete. Molte diverse fonti di energia possono "girare la maniglia" di questo generatore, come gas o gasolio, idroelettricità, nucleare, carbone, eolico o solare.
L'elettricità AC è stata scelta per la rete elettrica americana, principalmente perché è meno costoso da trasmettere su lunghe distanze. Tuttavia, i pannelli solari creano elettricità DC. Come otteniamo l'elettricità CC nella rete CA? Usiamo un inverter.
Cosa fa un inverter solare?
Un inverter solare preleva l'elettricità DC dall'array solare e la utilizza per creare elettricità AC. Gli inverter sono come i cervelli del sistema. Oltre a invertire l'alimentazione da CC a CA, forniscono anche protezione da guasti a terra e statistiche di sistema, tra cui tensione e corrente sui circuiti CA e CC, 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 maggiori cambiamenti tecnologici nel settore fotovoltaico. I microinverter ottimizzano per ogni singolo pannello solare, non per un intero sistema solare, come fanno gli inverter centrali. Ciò consente a ciascun pannello solare di funzionare al massimo potenziale. Quando viene utilizzato un inverter centrale, avere un problema su un pannello solare (forse è all'ombra o si è sporcato) può ridurre le prestazioni dell'intero array solare. Se un pannello solare presenta un problema, il resto dell'array solare funziona ancora in modo efficiente.
Come funziona un sistema a pannelli solari?
Ecco un esempio di come funziona un'installazione di energia solare domestica. 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 CC a CA, che è quindi possibile utilizzare per alimentare la casa. È meravigliosamente semplice e pulito, e diventa sempre più efficiente e conveniente.
Tuttavia, cosa succede se non sei a casa per utilizzare l'elettricità che i pannelli solari stanno generando ogni giorno di sole? E cosa succede di notte quando il tuo sistema solare non sta generando energia in tempo reale? Non preoccuparti, ne trarrai comunque vantaggio attraverso un sistema chiamato "misurazione della rete".
Un tipico impianto fotovoltaico collegato alla rete, durante le ore di punta, produce frequentemente più energia di quella di cui un cliente ha bisogno, per cui l'energia in eccesso viene reimmessa nella rete per essere utilizzata altrove. Il cliente ottiene credito per l'energia in eccesso prodotta e può utilizzare quel credito per attingere alla rete convenzionale di notte o nei giorni nuvolosi. Un metro netto registra l'energia inviata rispetto all'energia ricevuta dalla rete.
