I pannelli solari fotovoltaici assorbono la luce solare come fonte di energia per generare elettricità. Un modulo fotovoltaico (PV) è un insieme confezionato e connesso di celle solari fotovoltaiche tipicamente 6×10. I moduli fotovoltaici costituiscono l’array fotovoltaico di un impianto fotovoltaico che genera e fornisce energia solare in applicazioni commerciali e residenziali.

Ogni modulo è valutato in base alla potenza di uscita CC in condizioni di test standard (STC) e in genere varia da 100 a 365 Watt (W). L’efficienza di un modulo determina l’area di un modulo con la stessa potenza nominale: un modulo da 230 W efficiente all’8% avrà il doppio dell’area di un modulo da 230 W efficiente del 16%. Ci sono alcuni moduli solari disponibili in commercio che superano l’efficienza del 24%

Un singolo modulo solare può produrre solo una quantità limitata di energia; la maggior parte delle installazioni contiene più moduli. Un sistema fotovoltaico include tipicamente una serie di moduli fotovoltaici, un inverter, un pacco batterie per l’immagazzinamento, un cablaggio di interconnessione e facoltativamente un meccanismo di localizzazione solare.

L’applicazione più comune della raccolta di energia solare al di fuori dell’agricoltura è il riscaldamento solare dell’acqua.

Il prezzo dell’energia elettrica solare ha continuato a diminuire, tanto che dal 2012 in molti paesi è diventato più economico della normale energia elettrica a combustibili fossili dalla rete elettrica, un fenomeno noto come parità di rete.

Teoria e costruzione
I moduli fotovoltaici utilizzano l’energia luminosa (i fotoni) dal Sole per generare elettricità attraverso l’effetto fotovoltaico. La maggior parte dei moduli utilizza celle al silicio cristallino basate su wafer o celle a film sottile. Il membro strutturale (che trasporta il carico) di un modulo può essere lo strato superiore o lo strato posteriore. Le cellule devono inoltre essere protette da danni meccanici e umidità. La maggior parte dei moduli è rigida, ma sono disponibili anche semi-flessibili basati su celle a film sottile. Le celle devono essere collegate elettricamente in serie, l’una all’altra.

Una scatola di derivazione fotovoltaica è collegata alla parte posteriore del pannello solare ed è la sua interfaccia di uscita. Esternamente, la maggior parte dei moduli fotovoltaici utilizza il tipo di connettori MC4 per facilitare le connessioni resistenti alle intemperie al resto del sistema. Inoltre, è possibile utilizzare l’interfaccia di alimentazione USB.

I collegamenti elettrici del modulo sono realizzati in serie per ottenere una tensione di uscita desiderata o in parallelo per fornire una capacità di corrente desiderata (ampere). I fili conduttori che assorbono la corrente dai moduli possono contenere argento, rame o altri metalli di transizione conduttivi non magnetici. I diodi di bypass possono essere incorporati o utilizzati esternamente, in caso di ombreggiamento parziale del modulo, per massimizzare l’uscita delle sezioni del modulo ancora illuminate.

Alcuni moduli fotovoltaici speciali includono concentratori in cui la luce viene focalizzata da lenti o specchi su celle più piccole. Ciò consente l’utilizzo di celle con un costo elevato per unità di superficie (come l’arseniuro di gallio) in modo economicamente vantaggioso.

I pannelli solari utilizzano anche telai metallici costituiti da componenti di scaffalature, staffe, forme di riflettori e canali per supportare meglio la struttura del pannello.

Storia
Nel 1839, la capacità di alcuni materiali di creare una carica elettrica dall’esposizione alla luce fu osservata per la prima volta da Alexandre-Edmond Becquerel. Questa osservazione non fu replicata di nuovo fino al 1873, quando Willoughey Smith scoprì che la carica poteva essere causata da un leggero selenio. Dopo questa scoperta, William Grylls Adams e Richard Evans Day pubblicarono “L’azione della luce sul selenio” nel 1876, descrivendo l’esperimento con cui erano replicati i risultati di Smith. Nel 1881, Charles Fritts creò il primo pannello solare commerciale, che fu riportato da Fritts come “continuo, costante e di notevole forza non solo per l’esposizione alla luce solare ma anche per la luce diffusa e diffusa”. Tuttavia, questi pannelli solari erano molto inefficienti, soprattutto rispetto alle centrali a carbone. Nel 1939, Russell Ohl ha creato il design delle celle solari che viene utilizzato in molti pannelli solari moderni. Ha brevettato il suo progetto nel 1941. Nel 1954, questo progetto è stato utilizzato per la prima volta dai Bell Labs per creare la prima cella solare in silicio commercialmente valida.

Gli incrementi di efficienza
A seconda della costruzione, i moduli fotovoltaici possono produrre elettricità da una gamma di frequenze di luce, ma di solito non possono coprire l’intera gamma solare (in particolare, l’ultravioletto, l’infrarosso e la luce bassa o diffusa). Quindi, gran parte dell’energia solare incidente viene sprecata dai moduli solari, e possono dare efficienze molto più elevate se illuminati con luce monocromatica. Pertanto, un altro concetto di design è quello di dividere la luce in sei o otto diverse lunghezze d’onda che produrranno un diverso colore di luce e dirigere i raggi su diverse celle sintonizzate su tali intervalli. Questo è stato progettato per essere in grado di aumentare l’efficienza del 50%.

Gli scienziati di Spectrolab, una consociata della Boeing, hanno riferito lo sviluppo di celle solari multi-giunzione con un’efficienza superiore al 40%, un nuovo record mondiale per celle solari fotovoltaiche. Gli scienziati dello Spectrolab prevedono anche che le celle solari a concentrazione potrebbero raggiungere efficienze superiori al 45% o addirittura al 50% in futuro, con un’efficienza teorica pari a circa il 58% nelle celle con più di tre giunzioni.

Attualmente, il miglior tasso di conversione della luce solare raggiunta (efficienza del modulo solare) è pari a circa il 21,5% nei nuovi prodotti commerciali in genere inferiori alle efficienze delle loro celle isolate. I moduli solari più efficienti di serie [contestati – discutono] hanno valori di densità di potenza fino a 175 W / m2 (16,22 W / ft2).

Una ricerca dell’Imperial College di Londra ha dimostrato che l’efficienza di un pannello solare può essere migliorata studiando la superficie del semiconduttore che riceve la luce con nanocilindri di alluminio simili alle creste dei blocchi Lego. La luce diffusa quindi viaggia lungo un percorso più lungo nel semiconduttore, il che significa che più fotoni possono essere assorbiti e convertiti in corrente. Sebbene questi nanocilindri siano stati usati in precedenza (l’alluminio è stato preceduto da oro e argento), la dispersione della luce si è verificata nella regione del vicino infrarosso e la luce visibile è stata assorbita fortemente. Si è riscontrato che l’alluminio ha assorbito la parte ultravioletta dello spettro, mentre le parti visibili e del vicino infrarosso dello spettro sono state trovate sparse dalla superficie di alluminio. Questo, sostiene la ricerca, potrebbe ridurre significativamente i costi e migliorare l’efficienza in quanto l’alluminio è più abbondante e meno costoso dell’oro e dell’argento. La ricerca ha anche osservato che l’aumento di corrente rende tecnicamente fattibili pannelli solari a film più sottile senza “compromettere l’efficienza della conversione di potenza, riducendo così il consumo di materiale”.

L’efficienza del pannello solare può essere calcolata dal valore MPP (punto di massima potenza) dei pannelli solari
Gli inverter solari convertono la corrente continua in corrente alternata eseguendo il processo MPPT: l’inverter solare campiona la potenza di uscita (curva I-V) dalla cella solare e applica la resistenza adeguata (carico) alle celle solari per ottenere la massima potenza.
MPP (Maximum power point) del pannello solare è costituito da tensione MPP (V mpp) e corrente MPP (I mpp): è una capacità del pannello solare e il valore più elevato può rendere l’MPP più elevato.
I pannelli solari micro-invertiti sono cablati in parallelo, il che produce più output rispetto ai normali pannelli che sono collegati in serie con l’uscita della serie determinata dal pannello con le prestazioni più basse (questo è noto come “effetto luce natalizia”). I micro-inverter funzionano in modo indipendente in modo che ogni pannello contribuisca alla massima resa possibile data la luce solare disponibile.

Tecnologia
La maggior parte dei moduli solari è attualmente prodotta da celle solari in silicio cristallino (c-Si) in silicio multicristallino e monocristallino. Nel 2013, il silicio cristallino rappresentava oltre il 90% della produzione mondiale di PV, mentre il resto del mercato complessivo era costituito da tecnologie a film sottile che utilizzavano tellururo di cadmio, CIGS e silicio amorfo

Le tecnologie solari emergenti di terza generazione utilizzano celle a film sottile avanzate. Producono una conversione relativamente ad alta efficienza per il basso costo rispetto ad altre tecnologie solari. Inoltre, le celle multijunction rettangolari (MJ) rettangolari e ad alto rendimento e ad alta efficienza sono preferibilmente utilizzate nei pannelli solari su veicoli spaziali, in quanto offrono il più alto rapporto tra la potenza generata per chilogrammo sollevato nello spazio. Le cellule MJ sono semiconduttori composti e fatti di arseniuro di gallio (GaAs) e altri materiali semiconduttori. Un’altra tecnologia fotovoltaica emergente che utilizza le celle MJ è il concentratore fotovoltaico (CPV).

Pellicola sottile
Nei moduli rigidi a film sottile, la cella e il modulo sono fabbricati nella stessa linea di produzione. La cella viene creata su un substrato di vetro o superstrato e le connessioni elettriche vengono create in situ, una cosiddetta “integrazione monolitica”. Il substrato o superstrato viene laminato con un incapsulante su un foglio anteriore o posteriore, di solito un altro foglio di vetro. Le principali tecnologie cellulari di questa categoria sono CdTe, o a-Si, o a-Si + uc-Si in tandem, o CIGS (o variante). Il silicio amorfo ha un tasso di conversione della luce solare del 6-12%

Le celle e i moduli flessibili a film sottile vengono creati sulla stessa linea di produzione depositando lo strato fotoattivo e altri strati necessari su un substrato flessibile. Se il substrato è un isolante (ad esempio un film di poliestere o di poliimmide), è possibile utilizzare l’integrazione monolitica. Se si tratta di un conduttore, è necessario utilizzare un’altra tecnica per la connessione elettrica. Le celle vengono assemblate in moduli laminandole su un fluoropolimero trasparente incolore sul lato anteriore (tipicamente ETFE o FEP) e un polimero adatto per l’incollaggio al substrato finale sull’altro lato.

Moduli solari intelligenti
Diverse aziende hanno iniziato a incorporare l’elettronica nei moduli fotovoltaici. Ciò consente di eseguire individualmente il tracking del punto di massima potenza (MPPT) per ciascun modulo e la misurazione dei dati di performance per il monitoraggio e il rilevamento dei guasti a livello di modulo. Alcune di queste soluzioni fanno uso di ottimizzatori di potenza, una tecnologia di conversione da CC a CC sviluppata per massimizzare la raccolta di energia dai sistemi solari fotovoltaici. A partire dal 2010 circa, tale elettronica può anche compensare gli effetti di ombreggiatura, in cui un’ombra che cade attraverso una sezione di un modulo fa sì che l’uscita elettrica di una o più stringhe di celle nel modulo cada a zero, ma non abbia l’uscita del l’intero modulo cade a zero.

Prestazioni e degrado
Le prestazioni del modulo sono generalmente valutate in condizioni standard di prova (STC): irraggiamento di 1.000 W / m2, spettro solare di AM 1.5 e temperatura del modulo a 25 ° C.

Le caratteristiche elettriche includono la potenza nominale (PMAX, misurata in W), la tensione a circuito aperto (VOC), la corrente di cortocircuito (ISC, misurata in ampere), la massima tensione di alimentazione (VMPP), la corrente massima di potenza (IMPP), la potenza di picco, (watt -peak, Wp) e l’efficienza del modulo (%).

La tensione nominale si riferisce alla tensione della batteria che il modulo è più adatto a caricare; questo è un termine avanzato dai tempi in cui i moduli solari venivano utilizzati solo per caricare le batterie. La tensione effettiva del modulo cambia al variare di illuminazione, temperatura e condizioni di carico, quindi non c’è mai una tensione specifica a cui il modulo funziona. La tensione nominale consente agli utenti, a prima vista, di assicurarsi che il modulo sia compatibile con un determinato sistema.

La tensione a circuito aperto o VOC è la tensione massima che il modulo può produrre quando non è collegata a un circuito o sistema elettrico. Il VOC può essere misurato con un voltmetro direttamente sui terminali di un modulo illuminato o sul suo cavo scollegato.

Il picco di potenza, Wp, è la potenza massima in condizioni di test standard (non la massima uscita possibile). I moduli tipici, che possono misurare circa 1 m × 2 m o 3 piedi 3 in × 6 ft 7 pollici, saranno classificati da 75 W fino a 350 W, a seconda della loro efficienza. Al momento del test, i moduli di test sono raggruppati in base ai risultati dei test e un produttore tipico può valutare i moduli in incrementi di 5 W e valutarli a +/- 3%, +/- 5%, + 3 / -0% o + 5 / -0%.
La capacità dei moduli solari di resistere ai danni causati da pioggia, grandine, carichi pesanti di neve e cicli di caldo e freddo varia a seconda del produttore, sebbene la maggior parte dei pannelli solari sul mercato statunitense sia elencata UL, il che significa che hanno superato i test per resistere alla grandine. Molti produttori di moduli in silicio cristallino offrono una garanzia limitata che garantisce la produzione elettrica per 10 anni al 90% della potenza nominale e 25 anni all’80%.

La degradazione potenziale indotta (detta anche PID) è un potenziale degrado delle prestazioni indotte nei moduli fotovoltaici cristallini, causato dalle cosiddette correnti vaganti. Questo effetto può causare una perdita di potenza fino al 30%.

La più grande sfida per la tecnologia fotovoltaica si dice sia il prezzo di acquisto per watt di elettricità prodotta, i nuovi materiali e le tecniche di produzione continuano a migliorare il prezzo delle prestazioni energetiche. Il problema risiede nell’enorme energia di attivazione che deve essere superata per un fotone per eccitare un elettrone per scopi di raccolta. I progressi nelle tecnologie fotovoltaiche hanno portato al processo di “drogaggio” del substrato di silicio per ridurre l’energia di attivazione, rendendo così il pannello più efficiente nella conversione di fotoni in elettroni recuperabili.

Sostanze chimiche come il boro (tipo p) vengono applicate nel cristallo semiconduttore al fine di creare livelli energetici di donatore e accettore sostanzialmente più vicini alle bande di valenza e conduttore. In tal modo, l’aggiunta di impurità di boro consente all’energia di attivazione di diminuire di 20 volte da 1,12 eV a 0,05 eV. Poiché la differenza di potenziale (EB) è così bassa, il Boro è in grado di ionizzare termicamente a temperatura ambiente. Ciò consente di avere vettori energetici liberi nelle bande di conduzione e di valenza, consentendo in tal modo una maggiore conversione di fotoni in elettroni.

Manutenzione
L’efficienza di conversione del pannello solare, tipicamente nell’intervallo del 20%, è ridotta da polvere, sporcizia, polline e altri particolati che si accumulano sul pannello solare. “Un pannello solare sporco può ridurre le sue capacità di alimentazione fino al 30% in aree polverose / polline o desertiche”, afferma Seamus Curran, professore associato di fisica presso l’Università di Houston e direttore dell’Istituto per NanoEnergy, specializzato nel progettazione, ingegnerizzazione e assemblaggio di nanostrutture.

Pagare per avere i pannelli solari puliti spesso non è un buon investimento; i ricercatori hanno trovato pannelli che non erano stati puliti, o piovuti, per 145 giorni durante una siccità estiva in California, hanno perso solo il 7,4% della loro efficienza. Complessivamente, per un tipico sistema solare residenziale di 5 kW, i pannelli di lavaggio a metà dell’estate si tradurranno in un guadagno di soli $ 20 nella produzione di elettricità fino alla fine della siccità estiva, in circa 2 mesi e mezzo. Per i sistemi di tetti commerciali più grandi, le perdite finanziarie sono maggiori ma ancora raramente sufficienti a giustificare il costo del lavaggio dei pannelli. In media, i pannelli hanno perso meno dello 0,05% della loro efficienza globale al giorno.

Raccolta differenziata
La maggior parte delle parti di un modulo solare può essere riciclata includendo fino al 95% di alcuni materiali semiconduttori o del vetro e grandi quantità di metalli ferrosi e non ferrosi. Alcune società private e organizzazioni non profit sono attualmente impegnate in operazioni di ritiro e riciclaggio di moduli a fine vita.

Le possibilità di riciclaggio dipendono dal tipo di tecnologia utilizzata nei moduli:

Moduli basati su silicio: i telai in alluminio e le scatole di derivazione vengono smontati manualmente all’inizio del processo. Il modulo viene quindi frantumato in un mulino e le diverse frazioni vengono separate – vetro, plastica e metalli. È possibile recuperare oltre l’80% del peso in entrata. Questo processo può essere eseguito da riciclatori di vetro piani poiché la morfologia e la composizione di un modulo fotovoltaico è simile a quella dei vetri piatti utilizzati nell’edilizia e nell’industria automobilistica. Il vetro recuperato, ad esempio, è facilmente accettato dall’industria dell’isolamento del vetro e della schiuma di vetro.
Moduli non basati su silicio: richiedono specifiche tecnologie di riciclaggio come l’uso di bagni chimici per separare i diversi materiali semiconduttori. Per i moduli di tellururo di cadmio, il processo di riciclaggio inizia frantumando il modulo e successivamente separando le diverse frazioni. Questo processo di riciclaggio è progettato per recuperare fino al 90% del vetro e il 95% dei materiali semiconduttori contenuti. Alcune strutture di riciclaggio su scala commerciale sono state create negli ultimi anni da società private. Per il riflettore a piastra piatta in alluminio: la tendenza dei riflettori è stata aumentata fabbricandoli con uno strato sottile (circa 0,016 mm a 0,024 mm) di rivestimento di alluminio presente all’interno delle confezioni di alimenti in plastica non riciclata.
Dal 2010, c’è una conferenza europea annuale che riunisce produttori, riciclatori e ricercatori per guardare al futuro del riciclaggio dei moduli fotovoltaici.

Produzione
Nel 2010 sono stati completati 15,9 GW di installazioni di impianti solari fotovoltaici, con il sondaggio sul prezzo del fotovoltaico e la società di ricerche di mercato PVinsights che ha registrato una crescita del 117,8% nell’impianto solare fotovoltaico su base annua.

Con una crescita di oltre il 100% anno su anno nell’installazione di sistemi fotovoltaici, i produttori di moduli fotovoltaici hanno aumentato drasticamente le loro spedizioni di moduli solari nel 2010. Hanno attivamente aumentato le loro capacità e si sono trasformati in giocatori GW gigawatt. Secondo PVinsights, cinque delle prime dieci società di moduli fotovoltaici nel 2010 sono giocatori GW. Suntech, First Solar, Sharp, Yingli e Trina Solar sono ora produttori di GW e la maggior parte di loro ha raddoppiato le proprie spedizioni nel 2010.

La base della produzione di pannelli solari ruota attorno all’uso di celle di silicio. Queste celle al silicio sono in genere efficienti dal 10 al 20% nel convertire la luce solare in elettricità, con i nuovi modelli di produzione che superano il 22%. Affinché i pannelli solari diventino più efficienti, i ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di sviluppare nuove tecnologie per rendere i pannelli solari più efficaci nel trasformare la luce solare in energia.

Nel 2014, i primi quattro produttori mondiali di moduli solari in termini di capacità di spedizione durante l’anno solare 2014 erano Yingli, Trina Solar, Sharp Solar e Canadian Solar.

Prezzo
Le informazioni di prezzo medio si dividono in tre categorie di prezzo: quelle che acquistano piccole quantità (moduli di tutte le taglie nella gamma di kilowatt all’anno), gli acquirenti di fascia media (in genere fino a 10 MWp all’anno) e gli acquirenti di grandi quantità (autoesplicativi e con accesso ai prezzi più bassi). A lungo termine c’è chiaramente una sistematica riduzione del prezzo delle celle e dei moduli. Ad esempio, nel 2012 è stato stimato che il costo della quantità per watt era di circa $ 0,60, che era 250 volte inferiore al costo nel 1970 di $ 150. Uno studio del 2015 mostra che il prezzo / kWh cala del 10% all’anno dal 1980 e prevede che il solare potrebbe contribuire al 20% del consumo totale di elettricità entro il 2030, mentre l’Agenzia internazionale dell’energia prevede il 16% entro il 2050.

I costi di produzione di energia del mondo reale dipendono molto dalle condizioni meteorologiche locali. In un paese nuvoloso come il Regno Unito, il costo per kWh prodotto è superiore a quello dei paesi più soleggiati come la Spagna.

Seguendo gli elementi RMI, Balance-of-System (BoS), questo è il costo non-modulo dei moduli solari non microinverter (come cablaggio, convertitori, sistemi di racking e vari componenti) che costituiscono circa la metà dei costi totali delle installazioni.

Per le centrali solari commerciali, dove l’elettricità viene venduta alla rete di trasmissione elettrica, il costo dell’energia solare dovrà corrispondere al prezzo dell’elettricità all’ingrosso. Questo punto viene talvolta chiamato “parità della rete all’ingrosso” o “parità della sbarra”.

Alcuni sistemi fotovoltaici, come le installazioni sul tetto, possono fornire energia direttamente a un utente di elettricità. In questi casi, l’installazione può essere competitiva quando il costo di uscita corrisponde al prezzo al quale l’utente paga per il suo consumo di elettricità. Questa situazione viene talvolta definita “parità di rete al dettaglio”, “parità di socket” o “parità di rete dinamica”. La ricerca condotta da UN-Energy nel 2012 suggerisce che aree di paesi soleggiati con alti prezzi dell’elettricità, come Italia, Spagna e Australia, e aree che utilizzano generatori diesel, hanno raggiunto la parità di rete al dettaglio.

Montaggio e tracciamento
I sistemi fotovoltaici montati a terra sono generalmente grandi impianti di energia solare su scala industriale. I loro moduli solari sono tenuti in posizione da rack o telai fissati a supporti di montaggio a terra. I supporti per il montaggio a terra includono:

Supporti palo, che sono guidati direttamente nel terreno o incassati nel cemento.
Supporti di fondazione, come lastre di cemento o fondi gettati
Supporti con base zavorrata, come basi in calcestruzzo o acciaio che utilizzano il peso per fissare il sistema di moduli solari in posizione e non richiedono penetrazione del terreno. Questo tipo di sistema di montaggio è adatto per i siti in cui non è possibile effettuare scavi, come le discariche con tetto, e semplifica la disattivazione o la delocalizzazione dei sistemi di moduli solari.
I sistemi di energia solare montati sul tetto sono costituiti da moduli solari tenuti in posizione da rack o telai fissati a supporti di montaggio a tetto. I supporti di montaggio a tetto includono:

Supporti palo, che sono collegati direttamente alla struttura del tetto e possono utilizzare guide aggiuntive per il fissaggio delle scaffalature o dei telai dei moduli.
Supporti con base zavorrata, come basi in calcestruzzo o acciaio che utilizzano il peso per fissare il sistema del pannello in posizione e non richiedono la penetrazione. Questo metodo di montaggio consente il decommissioning o il riposizionamento di sistemi di pannelli solari senza effetti negativi sulla struttura del tetto.
Tutti i cablaggi che collegano i moduli solari adiacenti all’apparecchiatura per la raccolta di energia devono essere installati secondo i codici elettrici locali e devono essere condotti in un condotto adatto alle condizioni climatiche
Gli inseguitori solari aumentano la quantità di energia prodotta per modulo a un costo di complessità meccanica e necessità di manutenzione. Rilevano la direzione del Sole e inclinano o ruotano i moduli secondo necessità per la massima esposizione alla luce. In alternativa, i rack fissi mantengono i moduli stazionari mentre il sole si muove attraverso il cielo. Il rack fisso imposta l’angolo a cui è tenuto il modulo. Gli angoli di inclinazione equivalenti alla latitudine di un impianto sono comuni. La maggior parte di questi rack fissi sono posizionati su pali fuori terra. I pannelli rivolti a ovest o ad est possono fornire energia leggermente inferiore, ma uniformano l’offerta e possono fornire più energia durante la domanda di picco.

Standards
Standard generalmente utilizzati nei moduli fotovoltaici:

IEC 61215 (prestazioni silicio cristallino), 61646 (prestazioni film sottile) e 61730 (tutti i moduli, sicurezza)
Vocabolario di energia solare ISO 9488.
UL 1703 di Underwriters Laboratories
UL 1741 da Underwriters Laboratories
UL 2703 di Underwriters Laboratories
Marchio CE
Serie di tester di sicurezza elettrica (EST) (EST-460, EST-22V, EST-22H, EST-110).

Connettori
I pannelli solari per esterni solitamente includono connettori MC4. I pannelli solari automobilistici possono anche includere accendisigari e adattatore USB. I pannelli interni (compresi i vetri solari fotovoltaici, i film sottili e le finestre) possono integrare il microinverter (pannelli AC Solar).

applicazioni
Ci sono molte applicazioni pratiche per l’uso di pannelli solari o fotovoltaici. Può essere prima utilizzato in agricoltura come fonte di energia per l’irrigazione. Nella sanità i pannelli solari possono essere utilizzati per refrigerare le forniture mediche. Può anche essere utilizzato per l’infrastruttura. I moduli fotovoltaici sono utilizzati nei sistemi fotovoltaici e comprendono una grande varietà di dispositivi elettrici:

Centrali fotovoltaiche
Sistemi fotovoltaici solari sul tetto
Sistemi fotovoltaici autonomi
Sistemi di alimentazione ibridi solari
Fotovoltaico concentrato
Aerei solari
Laser a pompaggio solare
Veicoli solari
Pannelli solari su astronavi e stazioni spaziali

limitazioni
Inquinamento ed energia nella produzione
Il pannello solare è stato un metodo ben noto per generare elettricità pulita e priva di emissioni. Tuttavia, produce solo elettricità a corrente continua (DC), che non è quella che usano gli apparecchi normali. I sistemi solari fotovoltaici (sistemi solari fotovoltaici) sono spesso costituiti da pannelli solari fotovoltaici (moduli) e inverter (che cambiano da CC a CA). I pannelli solari fotovoltaici sono costituiti principalmente da celle solari fotovoltaiche, che non ha alcuna differenza fondamentale nel materiale per la produzione di chip per computer. Il processo di produzione di celle solari fotovoltaiche (chip informatici) richiede molta energia e comporta sostanze chimiche tossiche altamente tossiche e ambientali. Ci sono pochi impianti fotovoltaici in tutto il mondo che producono moduli fotovoltaici con energia prodotta da PV. Questa misura riduce notevolmente l’impronta di carbonio durante il processo di produzione. La gestione delle sostanze chimiche utilizzate nel processo di produzione è soggetta alle leggi e ai regolamenti locali delle fabbriche.

Impatto sulla rete elettrica
Con i crescenti livelli dei sistemi fotovoltaici sul tetto, il flusso di energia diventa bidirezionale. Quando c’è più generazione locale che consumo, l’elettricità viene esportata nella rete. Tuttavia, la rete elettrica tradizionalmente non è progettata per gestire il trasferimento di energia a 2 vie. Pertanto, potrebbero verificarsi alcuni problemi tecnici. Ad esempio, nel Queensland Australia, ci sono più del 30% di famiglie con fotovoltaico sul tetto entro la fine del 2017. La famosa curva antropomorfa 2020 della California appare molto spesso per molte comunità dal 2015 in poi. Un problema di sovratensione potrebbe venire fuori dal flusso di elettricità da queste case fotovoltaiche verso la rete. Esistono soluzioni per gestire il problema della sovratensione, come la regolazione del fattore di potenza dell’inverter fotovoltaico, nuove apparecchiature di controllo della tensione e dell’energia a livello di distributore di elettricità, riconduzione dei cavi elettrici, gestione della domanda, ecc. Spesso ci sono limitazioni e costi relativi a queste soluzioni.

Implicazione sulla gestione della bolletta elettrica e sugli investimenti energetici
Non esiste un punto d’argento nell’elettricità o nella domanda di energia e nella gestione delle bollette, perché i clienti (siti) hanno situazioni specifiche diverse, ad es. diverse esigenze di comfort / convenienza, diverse tariffe elettriche o diversi modelli di utilizzo. La tariffa dell’elettricità può avere alcuni elementi, come l’accesso giornaliero e la carica di misura, la carica energetica (basata su kWh, MWh) o la carica di picco (ad esempio un prezzo per il massimo consumo energetico di 30 minuti in un mese). Il fotovoltaico è un’opzione promettente per ridurre la carica energetica quando il prezzo dell’elettricità è ragionevolmente alto e in continuo aumento, come in Australia e in Germania. Tuttavia, per i siti con una tariffa di picco della domanda, il fotovoltaico potrebbe essere meno attraente se le richieste massime si verificano soprattutto nel tardo pomeriggio fino a prima serata, ad esempio nelle comunità residenziali. Nel complesso, gli investimenti energetici sono in gran parte una decisione economica ed è meglio prendere decisioni di investimento basate sulla valutazione sistematica delle opzioni in termini di miglioramento operativo, efficienza energetica, generazione in loco e stoccaggio di energia.