Energie rinnovabili - Parte 2 di 2

ENERGIA La tecnologia fotovoltaica

SOLARE permette

- la

FOTOVOLTAICA dell'energia

diretta della

conversione ↓

solare

radiazione elettrica

energia

in .

Non fluido da scaldare

cié um

termodinâmico

ciclo

o uma

um o

La

Turbina radiazione interagisce

.

direttamente materiale

un

con

semiconduttore energia

genera

e

elettrica

.

Grazie FOTOVOLTAICO

all'effetto

Seguenza fondamentale :

Radiaziome Semiconduttore lacune

Fotani elettroni Separazione corrente

delle

+ -

>

-

> -

- -

Solaree elettrica

carriche .

La

1) Solare) fotami

radiazione energia)

di diversa fotovoltaico

investe cella

una .

La

2) trasferisc elettromi

assorbita materiale

della di

cella

agli semiconduttore

radiazione pergia .

3) liberati

Alcuni elettroni la

disponibili

lengavo conduzione

diventano per

e .

Le libere(Lacune)

4 lasciate cariche positive

, costituiscono opposta

corrente di

posizioni una a

,

cariche

di negative elettroni

costituita

quella dagli . Svantaggi

Vantaggi FL

FV del

del MY

Bassa Potenza

inesauribilità Solare densità kNp

di

della 10

8

·

· risorsa =

Necessità

Assenza residui/scarti la di

energetica

di durante produzione · superficie

· Problema

Bassa della vita

del moduli fine

gestione dei

sistema di

manutenzione ·

conversione

· a .

Variabilità

Elevata Affidabilità solara

della risorsa

· ·

Forte storica dei costi

riduzione

· .

Per Conditions)

confrontare le (standard

utilizzate

celle Test

T

.

parvelli S C

vergano

e . .

G W/m' (Irraggiamento

1000

=

Tcell (Temperatura

cella)

°

25

= (Air

AM Mass)

.

1 5

= ha potenza

che di

Wp

400 produce W

da

=> 400 una nominale

pauvello

Um sempre picco

significa

mon ma

,

di .

S

400 kmelle T C

.

.

Silicio conduttore Banda

di

ed Emergia

come

L'atomo di Silicio possiede :

↓ elettromi

elettromi elettromi

24 gli

sono unici

4 > che

di - alla

valenza partecipano

α formazione legami

di

=

In questo questi elettromi atami

cetri

caso com .

banda

alla volenza

appartengano di

di

liberi . elettrone

Se sufficiente

però niceme

sono alla

candurre energia

un

nom

e può passare

BANDA CONDUZIONE

DI

bauda

Quando lascia

elettrone di

alla conduzione Cioè

LACUNA

,

un Nacanza,

passa una o

libero libero Questa

l'atomo lasciato dall'elettrone positiva

diventa

spazio

uno carica

e a .

liberamente elettroni

Cristallo scambiano

poiché

di

sulla grata

Si gli

muave quasi si reciprocamente

,

atami

gli vicini . luce

cariche

Queste l'elettricità

(lacune) costituiscano

dalla che(elettrone)

generate .

sia + ,

,

Fra Conduzione

Valenza

Banda di di

Banda intervallo energetico

è

vi mecessario

un per

e

l'elettrone Chiamata

banda

da all'altra VALENZA

BANDA

muovera una Di

,

Eg Energy di valenza

bauda

elettrone di

portare dalla

Energia conduzione

quella

necessaria per .

= gap un a

:

↳ strutture .

Dipende atomiche

dol materiale e

Per il Silicio el

Eg 1

1

= , ↑ Il fotane

Eg abbasta

Volt Es =

so possiede energia

elettran = e

· man

libbre are l'elettrone E produce

per man

.

Eg E utile

et-lacuna

futami

singuli una coppia

i

per : liberare

Il

Eg l'elettrome

do Es fotame

solve

Radiazione · ? = può

um)

(0

utilizzabile 22x<1 1

, ,

ha

il

de (EjEg) la

fotore Solo

molta quantità al

Eg =

superiore

energia necessaria

a

L'energia sostanzialmente

sfruttata forma

eccedente dissipata

Sulto di calore

sutto

viene viene

.

Band

=> Il compromesso

è

gap :

um sfruttabili

Eg elevato tensione corrente

fotoni e

maggiore

· minote.

meno

,

- ma

basso

Eg tensione

fotani sfruttabili corrente

più =

· minote

,

- maggiore ma

Eg et Distribuzione/Potenza

11 1 spettrale

= 8

, della radiazione

↑

i >

! λ

um) [X11100

(200 solare

della radiazione

200

0 2

mm = , spettrota

Frazione sfruttabile dallo cella

uma

cristallino

silicio ottenere

in elettrica

energia

per

silicio

Drogaggio Il solo

Semiconduttore

del da è

- puro man

E

Drogaggio sufficiente

introduzione Bisogna Creare una

= controllata di struttura di

che permetta separare

elettroni lacune

impurità

. e

ㄴ 」

Silicio Silicio

ditipoN P

di tipo

£

d

Vengano Si introducono

introdotti atami

trivalenti

atomi pentavalenti il boro

come

il fosforo d

come Manca elettrome

↓ quindi un

Questi il

elettrone completare legame

possiedono un per e

valenza lacuna

al

im

di rispetto

più genera

si una T

silicio vuotilasciati liberi

posti

. ⑪

Me portatore elettromi

dagli

차

De maggiolitario maggioritario

portatore è

la la

l'elettrome cuna

è

⑪

Si disposizione

mettano a

Liberi

elettroni . Giunzione P-N isolati,

realizza semiconduttori N

mettendo Ped

contatto

Si i se sono

>

a -

F ,

(hamo

elettricamente protomi

P stesso

una mentri di

ed Uma N

zana Zama no

lacune

可匹 elettromil

ed

^

PN

ω

Inizialmente : e

Gli Tendavo

lato

elettroni del P

N diffondere verso

· a .

Le lacune P

del lato Tendamo diffondere .

versoN

· a

Gli le lacuno

elettroni alla

combinano vicino

vi giunzione

si

· .

e particolarmente

Si forma mobili

portatori

=> regione di

una phia

↓

Chiamata Zana di Svuotamento

↳

Deplezième

di alla

o giunzione

vicino

zava

↓ pochissimi

quale

nella restavo

liberi

portatori

questa

In zava rimangano .

cariche iomiche

poco fisse

Che CAMPO INTERNO

Geano ELETTRICO

um >

barriera Potenziale

di ulteriore

Questo diffusione

quindi si

una oppone

campo a

e N

(verso

nella

elettroni

gli dibezz que opposta

spinge

e

luc

la

Quando lacuma

fotoni

poi e

generano

attiva coppie

, nuove

i .

# nella di cariche gli

suvotamento elettroni

tende queste

campo vengano

separare

zona nuave

a :

lacune P

.

raccolti le

N

verso verso

e liberamente

Collegando alimentare

circolare

gli elettroni

circuito esterno un carico

un e

possano .

(fotare

Se lacuna

silicio

soltanto fotome é

avessimo giunzione

senza arrivasse -

un

e potrebbero ricombinara

pochissimo tempo

acuna dopo

si e

una

genera coppia , ma

generatebbe corrente

mam si

= .

che

consentive

per

radiazione raggiunga

la CELLA essenzialmente

FOTOVOLTAICA lido

è giunzione

un com

>

-

il Si

↑ E

limitata 6t

V 5 0

0

, =

. =

metallica

Griglia ,

_

centrale %

Ig

MES 2 ÷ la

& efficienza radiazione

1 alla

max com

ㄴ

cella

una è rivestimento superficie

_ {

antiliflettente

da

composta ↳

d limitato

Il rendimento

perdite

contatto è

ㅣ a

=

metallico tive

resis di

causa

-eliote

posi *

( ↓

Strato Fotomitrappo

eduttore p energetici

Riflessioni Fotami poco d

v

strato

↓ energetici

e

ambreggiamento L'energia

CIRCUITO

N

semicanduttote d

Giunzione eccedente Ey

EQUIVALENT ExaEg dissipata

viene

P N ↓ 민

- colore

Come

appie

generano

non

Una reale

cella rappresentata elettrome-lacuna

viene

mediante circuito equivalente

un

costituito da

사

{

di

sorgente

fotogenerata

corrente pe Resistenza im Resistenza

Diodo im

Rp

Rs parallelo

serie _

Y

Ʃ Rappresenta correnti di

perdite

le

Rappresenta dispersione idealmente

resistine in serie

y Rp- *

idealmente ↓

_

燕

“ cella

buava

- Rs-

>0 uma

路

09 =

。

I Fpn basso

deve Rs

aueve

= - ]

[ Rpolto

e

fotogenerata

dave corrente principalmente

Iph l'irraggiamento

- cresce com

: = .

saturazione diodo

corrente del comportamento

di

↓

_ il

inhersa Rappresenta

=

o _

-

> della P-N

giunzione

dell'elettrane

carica .

g = idedità

fattore di

m =

K Boltzman

costante di

= assoluta

T _

Temperatura

= CURVA

La CARATTERISTICA

caratteristica UNA

Di

⇐ CELLA

F (H)

della FOTOVOLTAI CA

cella I

e : = La parte da

cueva una

elevata V

corrente viname

0

a = ,

piatta presenta

circa poi un

,

"gimocchio" dopo quale

, la

il

crolla

corrente fino zero

.

a

Quando Isc

V =

0

= =

· : J

Chiamata CORTOCircuito

Corrente di

Quaudo Voc

V

I =

0

· = =

:

Chiawata TENSIONe HO

ACIRCU

APERTO

d

la

Rappresenta Tensione

massima

che la

raggiungere cella

può im

condizioni

quelle .

CURVAP-VE POINT

POWER

MAXIMLM ⇐

Potenza P V I

=

: . z

d .

contocincuito circuito aperto

im a

bV S

0 I O

= =

P P

0 0

= =

La

=> potenza Trava Tra

massima si

estremi

i 2 .

Il Potenza Chiama

di

punto MPP

max si

Imp)

(Ump

coordinate

can ; V

Poep Vfap

Ioup

= α

Le orizzontali ottenete al

arrve

· sono la Voc sensibilmente

Temperatur

Se decresce

cambia

dell'illaggiamento

variare Voc cresce ,

:

, La

mentre globalmente

P

leggermente potenza

cambia Is cresce

molto

Is

poco e

e diminuisce

.

_ al di

variate

θ di

al variare cost

Le camT

G

tratteggiate =

atthute

avre TcomG

· sono OsT

=

puntinen

↑

della I

al T mantenendo

variare li

le

di

panti che

MpPe curve

· i

sono

, luoghi

^

l'illeggiamento

costante a dei

geometrici MPP.

i

uniscavo sono

W/m

G 1000 ?.

= potenza

Carico

Condizione formisce

cella max

la

cui

del MPP.

matematica a

u

Ru

이흡 픈 =

-

=

Fill ideale

factor "rettangolare"

al comportamento

la curva

quanto I-V avvicina

Si

misura

>

-

V Par

FF FF Più della

qualità elettrica

→ la cella

alto

) è

7 maggiore

: 0

0

= 83 è

= , ,

Voc Is

. FF

Voc Esc

cella/modulo

Rendimento Pmp . .

=

Kettrica Voc Is FF

n .

.

= =

Esolare .

6 A

incidente irraggiamento

d superficie

GA Pup

Effetto fortemente

dell'irraggiamento G4E #4 >

: the

Nominal dipende

operating Temperature

zel Coeff

-

condiziari standard

dalle

_

Effetto della Temperatura .

o

Tcell Tamb G.

+

= .

Se Vocd

Tcell * = Vap d leggermente

Is

Prep d

FFd Vmax continua

la

la

Vock

inverno/freddo

In che

Th stringa

deve verificare

si

= rimanga

> sopra

accettata dal intertet

.

Umin

estate/caldo la

Umpd della

la del

In che finestra

stringa

T4 MPPT

deve

= = sopra

verificare rimanga

si

COMPOSIZIONE FOTOVOLTAICO

PANNELLO

DI UN l

L'unità la A

dei

fundamentale parelli um

fotovoltaica

è Cella 100

t =

\ Va 6V

circuito aperto 0

= ,

Potenza 4

∞ 2

√ -

Più celle insieme

formano um

↓

moduli/parellis

Più MODULO

STRINGA Celle

36

una 4x9

= =

e d

collegati in formano

serie Più

α moduli

σ formano

V Vmoduco

Ns un

= .

Stringa ↓

moduli

di

no PANNELLE

d

La corrente è comune corrente

moduli

Collegamento di Totale

=> serie

in

la

aumentare Tensione

fa 毋 Np Isthimga

↳ Le stringhe T

normalmente

T sono .

=

dd Tampo

dde

π - collegate parallelo raggiungere

per

in

Vo c

-- Voc- la Potenzarichieste

la collegamento

corrente => im

e ,

Icc ^

mentre la tensione uguale 3Ix

rimane parallelo

aumenta I

있

stringa

singola

quella della

a . 1

T

CICE

l t

> _

3Vo

Vo zvoa √

ε Icc

A parità di -Vo-o

↓ Potenza '

ㅣ

P

L'insieme U I

di moduli

complessivo VoC

= .

d

organizzati stringhe

in più

una si

o ⑮

Chiama le perdite

ARRAY CAMPO FOTOVOLTAICO sui

e

O dalla

↓ dipendono

cavi

corrente perdite

meno

Generatore di d →

correnti inferion

→

TZ

continua Y

PJ

corrente R conduttori

permettano di sezione

.

= minote

d Tuttavia

INVERTER isolamento

Tensioni maggior

-

,

d richiedavo Dispositivi addtti

maggiori DC

>

-

Dispositivo che ↳ di

precauzioni sicurezza

maggiore

il

ha compito di ⑪

Trasformare corrente il

Trovato

Va compromesso

continua alternata

in giusto

T Modulo Composizione

e

-unzioni >

rettcic o ]

い

isolamenth Proteziomemeccamica

Protezian

dalle condizioni UV

Resistenza

atmosferiche Termiche

variazioni

e l

le

L'EVa incapsula

し dalla

Dipendavo

Tipologie/Tecmologie la

mediante

celle

tipologia della

>

- solare che

cella però laminazione

Moduli

di Caldo .

a

essere ↓

celle cele celle

cristalline

ㄴ monochistalline amorfe

MONOCRISTALLINO √

d il materiale POLI AMORFO

ye Silicio CRISTALLINO >

è d

semiconduttore usato

più Gli la

Materiale

d atomi

costituito presentano

da non

ye diversi

presenta cristallini struttura ordinata

cristallina

wafer grani

una d

struttura cristallina silicio

del

d

ㅣ

amogenea ↓

l l

mimor venatiment

d Più utilizzo

liore

economico mig

rendimento eae

CARATTERISTICHE della

LG Sti

maggiole Costo componente

÷

>

- .

2

d d Wafer diffusa

man

maggiore

elevate minore

rendimento strutturalmente sensibilità

durata

perezza alto agli ambreggiament necessità di

ómogeneo maggiore superficie

l

23

v potenza

parità di

a .

Una sarebbe la

celle/moduli

le

ideale

condizione che stessa

tutte caratteristica è

avessero ciò nom

ma

,

possibile SMATCH

del

causa

a "

Differenze

Ombreggiamente

diversa

Tallerauze

Costruttive

√ ambreggiata

Una stringa gli della forzare

elementi Tendavo

altri corrente

socie comunque a

- un

Si POT

produce attraverso forma

corrente

meno di >

.

esso - "

surriscadamento

localizzato

兦 di

diodi Bypass

utilizzo dei .

d

∠ problematica

parte

Aggita una

DICDIDI X

Blocco

d

impedisce corrente inversa

Composizione Fotovoltaico

Impianto

d

Possibili componenti di

Sistemi pampaggio

-

Moduli alcune

in applicazioni

.

ㄴ }

∠

Struttura Batterie Generatori ausiliari

V

di { Sistemi diregazione ibridi

sostegmü sistemi

nei

Neglimpianti Potenza

della

off-grid ↳.

↓ AC/DC

comvertitori

Regolatori

di carica Hanno il (DC)

di

compito convertive

INVERTER corrente continua

> -

- ( Prodotta

d (

dal Pannello

Ricercare il im

punto (AC)

alternata