Solar ha spiegato il fotovoltaico e l'elettricità

Le celle fotovoltaiche convertono la luce solare in elettricità

Una cella fotovoltaica (PV), comunemente chiamata cella solare, è un dispositivo non meccanico che converte la luce solare direttamente in elettricità. Alcune celle fotovoltaiche possono convertire la luce artificiale in elettricità.

I fotoni trasportano l'energia solare

La luce solare è composta da fotoni o particelle di energia solare. Questi fotoni contengono quantità variabili di energia che corrispondono alle diverse lunghezze d'onda del

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Il flusso di elettricità

Il movimento degli elettroni, ciascuno con una carica negativa, verso la superficie anteriore della cellula crea uno squilibrio di carica elettrica tra la superficie anteriore e quella posteriore della cellula. Questo squilibrio, a sua volta, crea un potenziale di tensione come i terminali negativo e positivo di una batteria. I conduttori elettrici sulla cella assorbono gli elettroni. Quando i conduttori sono collegati in un circuito elettrico a un carico esterno, come una batteria, l'elettricità scorre nel circuito.

L'efficienza degli impianti fotovoltaici varia a seconda del tipo di tecnologia fotovoltaica

L'efficienza con cui le celle fotovoltaiche convertono la luce solare in elettricità varia in base al tipo di materiale semiconduttore e alla tecnologia delle celle fotovoltaiche. L'efficienza dei moduli fotovoltaici disponibili in commercio era in media inferiore al 10% a metà degli anni '80, è aumentata a circa il 15% entro il 2015 e ora si avvicina al 20% per i moduli all'avanguardia. Celle fotovoltaiche sperimentali e celle fotovoltaiche per mercati di nicchia, come i satelliti spaziali, hanno raggiunto quasi il 50% di efficienza.

Come funzionano gli impianti fotovoltaici

La cella fotovoltaica è l'elemento base di un impianto fotovoltaico. Le singole celle possono variare di dimensioni da circa 0,5 pollici a circa 4 pollici di diametro. Tuttavia, una cella produce solo 1 o 2 Watt, che è sufficiente solo per piccoli usi, come per alimentare calcolatrici o orologi da polso.

Le celle fotovoltaiche sono collegate elettricamente in un modulo o pannello fotovoltaico confezionato e resistente alle intemperie. I moduli fotovoltaici variano in dimensioni e nella quantità di elettricità che possono produrre. La capacità di generazione di elettricità del modulo fotovoltaico aumenta con il numero di celle nel modulo o nella superficie del modulo. I moduli fotovoltaici possono essere collegati in gruppi per formare un campo fotovoltaico. Un campo fotovoltaico può essere composto da due o centinaia di moduli fotovoltaici. Il numero di moduli fotovoltaici collegati in un campo fotovoltaico determina la quantità totale di elettricità che il campo può generare.

Le celle fotovoltaiche generano elettricità a corrente continua (DC). Questa elettricità CC può essere utilizzata per caricare batterie che, a loro volta, alimentano dispositivi che utilizzano elettricità a corrente continua. Quasi tutta l'elettricità viene fornita come corrente alternata (CA) nei sistemi di trasmissione e distribuzione dell'elettricità. Dispositivi chiamati

Le celle e i moduli fotovoltaici produrranno la maggior quantità di elettricità quando sono rivolti direttamente verso il sole. I moduli e gli array fotovoltaici possono utilizzare sistemi di inseguimento che spostano i moduli in modo che siano costantemente rivolti verso il sole, ma questi sistemi sono costosi. La maggior parte dei sistemi fotovoltaici ha moduli in una posizione fissa con i moduli rivolti direttamente a sud (nell'emisfero settentrionale, direttamente a nord nell'emisfero meridionale) e ad un angolo che ottimizza le prestazioni fisiche ed economiche del sistema.

Le celle solari fotovoltaiche sono raggruppate in pannelli (moduli) e i pannelli possono essere raggruppati in array di diverse dimensioni per produrre piccole o grandi quantità di elettricità, ad esempio per alimentare le pompe dell'acqua per l'acqua del bestiame, per fornire elettricità per le case o per le utenze. produzione di elettricità su scala.

Fonte: National Renewable Energy Laboratory (protetto da copyright)

Applicazioni dei sistemi fotovoltaici

I più piccoli impianti fotovoltaici alimentano calcolatrici e orologi da polso. I sistemi più grandi possono fornire elettricità per pompare l'acqua, per alimentare le apparecchiature di comunicazione, per fornire elettricità a una singola casa o azienda o per formare grandi array che forniscono elettricità a migliaia di consumatori di elettricità.

Alcuni vantaggi dei sistemi fotovoltaici sono

â¢I sistemi fotovoltaici possono fornire elettricità in luoghi in cui non esistono sistemi di distribuzione elettrica (linee elettriche) e possono anche fornire elettricità a un
â¢Gli array fotovoltaici possono essere installati rapidamente e possono essere di qualsiasi dimensione.
â¢Gli effetti ambientali degli impianti fotovoltaici installati sugli edifici sono minimi.

Fonte: National Renewable Energy Laboratory (protetto da copyright)

Fonte: National Renewable Energy Laboratory (protetto da copyright)

Storia del fotovoltaico

La prima cella fotovoltaica pratica è stata sviluppata nel 1954 dai ricercatori di Bell Telephone. A partire dalla fine degli anni '50, le celle fotovoltaiche sono state utilizzate per alimentare i satelliti spaziali statunitensi. Alla fine degli anni '70, i pannelli fotovoltaici fornivano elettricità in remoto, o

L'Energy Information Administration (EIA) degli Stati Uniti stima che l'elettricità generata negli impianti fotovoltaici su scala industriale sia aumentata da 76 milioni di chilowattora (kWh) nel 2008 a 69 miliardi (kWh) nel 2019. Gli impianti elettrici su scala industriale hanno almeno 1.000 chilowatt (o un megawatt) di capacità di generazione di elettricità. EIA stima che 33 miliardi di kWh siano stati generati da sistemi fotovoltaici su piccola scala connessi alla rete nel 2019, rispetto agli 11 miliardi di kWh nel 2014. I sistemi fotovoltaici su piccola scala sono sistemi che hanno meno di un megawatt di capacità di generazione di elettricità. La maggior parte si trova su edifici e talvolta viene chiamata