Solar-ABC

AM (Air Mass)

La “massa d’aria equivalente” misura la distanza percorsa dalla luce solare attraverso l’atmosfera come multiplo della distanza più corta AM 1 rilevabile all’equatore quando il sole è allo zenit. Al di fuori dell’atmosfera terrestre il valore è designato con AM 0, alle nostre latitudini il valore AM 1,5 (corrispondente a una latitudine geografica di 48°) descrive lo spessore medio dell’atmosfera. Il valore AM rappresenta una determinata composizione spettrale della luce solare.

Ammortamento energetico

Designa il tempo necessario a un impianto fotovoltaico per produrre autonomamente l’energia necessaria per la sua fabbricazione. L’ ammortamento energetico degli impianti fotovoltaici dipende in larga misura dalla tecnologia delle celle e dalle materie prime impiegate. Per gli impianti con celle solari di silicio multicristallino è pari a circa 3-6 anni, per le celle a strato sottile è di circa 2-3 anni e per la tecnologia monocristallina è di circa 5-7 anni.

Amorfo

Il termine amorfo designa la struttura di corpi solidi che possiedono soltanto un ordine statistica a breve e lunga distanza tra le molecole, senza un reticolo definito. Il contrario di “amorfo” è “cristallino”.

Ampère

Unità di misura dell’intensità di corrente elettrica, simbolo: A. Se si moltiplica l’intensità di corrente (in ampère) per la tensione (volt) si ottiene la potenza (watt).

Angolo azimutale

Per ottenere un rendimento elevato, gli impianti fotovoltaici (nell’emisfero settentrionale) dovrebbero essere orientati il più possibile verso sud (vedere anche la pendenza del tetto). L’angolo azimutale descrive lo scostamento della superficie fotovoltaica rispetto alla direzione sud in riferimento all’orientamento est-ovest. Se la superficie è orientata esattamente verso sud, l’angolo azimutale è pari a 0°. L’angolo azimutale diventa positivo in caso di orientamento verso ovest e negativo in caso di orientamento verso est. Pertanto un orientamento esattamente verso ovest corrisponde a +90° e un orientamento esattamente verso est a -90°.

Array Ratio

L’array ratio misura la qualità del generatore fotovoltaico durante il funzionamento e tiene conto delle perdite sul lato corrente continua dovute a errori di adeguamento, cablaggio e condizioni ambientali non ottimali. Descrive il rapporto tra il rendimento in corrente continua misurata e quello teorico in condizioni di prova standard.

Assicurazione

L’impianto fotovoltaico dovrebbe essere sempre inserito nell’assicurazione esistente dell’edificio, oppure si dovrebbe stipulare un’apposita assicurazione solare. Come copertura aggiuntiva, varie compagnie offrono un’assicurazione sul mancato rendimento per i tempi di fermo dell’impianto. Le relative condizioni devono essere studiate con attenzione. In ogni caso è consigliabile inserire l’impianto fotovoltaico nell’assicurazione di responsabilità civile obbligatoria.

Assorbimento

L’assorbimento della luce è l’interazione con la materia per cui l’irraggiamento viene assorbito dalla materia e provoca effetti di natura termica, elettrica o chimica. Se la luce viene indebolita per effetto del passaggio attraverso un materiale viene assorbita, si parla quindi di assorbimento. Nel fotovoltaico i raggi luminosi vengono assorbiti dalle celle solari.

Banda proibita / intervallo di banda

Gli elettroni di un atomo possono assumere solo livelli energetici ben determinati, occupano una banda di energia definita. Tra le due bande più esterne (l’ultima banda di valenza interamente occupata e la banda di conduzione, in cui si trovano gli elettroni liberi) esiste una banda proibita in cui gli elettroni non possono dimorare. Gli isolanti si contraddistinguono per una banda proibita particolarmente ampia, mentre nei metalli (=conduttori) le bande addirittura si sovrappongono. La banda proibita del semiconduttore è determinante ai fini del rendimento massimo raggiungibile da una cella solare.

Batteria

Una batteria o pacco batterie è composta da più celle di batteria ricaricabili (accumulatori). Queste ultime vengono collegati internamente in serie o in parallelo. A seconda della loro composizione chimica, le celle hanno diverse tensioni. Per il piombo la tensione è di circa 2 V e per le celle al litio è compresa fra 3,3 e 3,9 V. Tramite il cablaggio interno si ottiene la tensione nominale desiderata per l’inverter a batteria. Spesso la tensione nominale si attesta sui 48 V, ma può arrivare anche a varie centinaia di volt. Inoltre con la parallelizzazione, che in ultima analisi corrisponde a un ingrandimento della superficie attiva, si ottiene un aumento della corrente nominale. La capacità di una batteria è espressa in ampère-ora (Ah). Per le batterie solari normali parte da circa 100 Ah e per i sistemi molto grandi può arrivare fino a molte migliaia. Se si moltiplica la capacità per la tensione nominale si ottiene l’energia in wattora (Wh). La capacità utile si ottiene con un’ulteriore grandezza, la profondità di scarica (in inglese: Depth of Discharge, DoD). La DoD esprime la quantità di energia che può essere prelevata da una batteria. La DoD normalmente è pari al 50% per il piombo e può arrivare a superare il 90% per i sistemi al litio. La capacità (la profondità di scarica insieme al numero possibile di cicli) determina la quantità di energia che una batteria può fornire fino al termine della sua vita utile. La fine della vita di una batteria è definita quasi sempre da una capacità residua del 60%. Le batterie al piombo possono raggiungere fra 2000 e 3000 cicli per le applicazioni fotovoltaiche, quelle al litio fra 5000 e 9000 cicli. Per i 250 cicli stimati che in Germania si possono realizzare con un sistema fotovoltaico, si arriva quindi a circa dieci anni con una batteria al piombo e ad almeno il doppio con una batteria al litio. Il monitoraggio è affidato al BMS (Battery Management System, sistema di gestione della batteria), che regola le tensioni e le correnti con cui viene gestita la batteria. Inoltre è responsabile della cura della batteria e monitora gli stati critici. Per le batterie al piombo si trova quasi sempre nell’inverter, le batterie al litio hanno sempre un’elettronica esterna che comunica con l’inverter.

c-Si

c-Si è un’abbreviazione che sta per silicio cristallino. L’abbreviazione per il silicio amorfo è a-Si.

CA

(ing.: alternating current, it.: corrente alternata). Le celle e i moduli solari producono corrente continua, che deve essere convertita in corrente alternata (CA) da un inverter per poter essere immessa nella rete elettrica pubblica. Vedi anche CC.

Caratteristiche delle celle solari

Le caratteristiche più importanti per le celle e i moduli solari sono:

• tensione a vuoto UOC
• corrente di corto circuito ISC
• tensione nel punto d’esercizio migliore possibile UMPP
• corrente nel punto d’esercizio migliore possibile IMPP
• potenza nel punto d’esercizio migliore possibile PMPP
• fattore di riempimento
• coefficiente di temperatura (CT) per la variazione della potenza (negativa)
• CT per la variazione della tensione a vuoto (negativa).
• CT per la variazione della corrente di corto circuito (lievemente positiva)
• rendimento del modulo
• corrente di ritorno consentita o protezione massima della stringa
• tensione massima del sistema

Questi parametri si possono consultare nelle schede tecniche dei moduli.

CC

(ing.: direct current, it.: corrente continua) Contrariamente alla corrente alternata (CA), che a 50 Hz cambia polarità 50 volte al secondo, la polarità della corrente continua resta invariata. Una batteria ad esempio fornisce lo stesso tipo di corrente di un modulo solare.

Cd, cadmio

Il cadmio è un elemento chimico. Il suo numero atomico è 48. È un materiale morbido e duttile di colore bianco-azzurrognolo e nelle celle fotovoltaiche si utilizza sotto forma di tellururo di cadmio.

Cella

Cella solare

Cella bifacciale

La cella bifacciale è una cella solare che può sfruttare la luce da entrambi i lati; ad esempio dal lato posteriore della cella è possibile assorbire una quantità di luce supplementare che viene riflessa da una parete bianca.

Cella solare

Nella cella solare l’energia d’irraggiamento viene convertita in energia elettrica (vedi Fotovoltaico). Una singola cella solare, ad esempio a base di silicio cristallino, ha una tensione di lavoro di circa 0,5 Volt e viene collegata in serie con molte altre celle solari per formare un modulo solare.

Cella solare a film sottile

Le celle solari a film sottile sono circa 100 volte più sottili rispetto alle celle solari in silicio monocristalline o multicristalline convenzionali. Devono però essere applicate su un materiale portante. Per i materiali delle celle solari sono disponibili vari metodi di produzione industriali, dalla metallizzazione del materiale portante sotto vuoto fino alla spruzzatura. Per effetto delle celle solari a film sottile, a lungo termine si prevede una sostanziale riduzione dei prezzi degli impianti fotovoltaici. Risparmio sui materiali, ricerca di nuovi semiconduttori, processi a basse temperature molto più efficienti sotto l’aspetto energetico e un grado di automazione elevato consentiranno in pochi anni costi di produzione inferiori. I moduli solari con celle solari a film sottile già disponibili in commercio sono a base di silicio amorfo (a-Si), rame-indio-gallio-diseleinuro (CIS/CIGS) o tellururo di cadmio (CdTe).

Cella solare monocristallina

La materia prima per le celle solari in silicio monocristallino è costituito da un monocristallo estratto da una massa di silicio fuso. Le “fette” di silicio ottenute con il taglio di questo monocristallo cilindrico vengono poi lavorate ulteriormente nel processo di produzione per ottenere celle solari monocristalline. Rispetto alla cella multicristallina, la produzione di una cella solare monocristallina è un po’ più impegnativa ed energivora. I rendimenti delle celle solari monocristalline, con una media compresa tra il 17 e il 21%, sono però un po’ più elevati rispetto a quelli delle celle solari multicristalline.

Cella solare multicristallina

Vedi cella solare policristallina

Cella solare policristallina

Cella solare multicristallina

Cella solare tandem

La tecnologia a film sottile consente di costruire lo strato fotovoltaico attivo non come un’unica cella solare, bensì sovrapponendo più celle solari estremamente sottili. In questo modo aumenta il rendimento delle singole celle più sottili; nelle celle tandem a-Si si riduce l’effetto dell’invecchiamento. Inoltre lo spettro delle celle solari parziali può essere adattato in modo tale che ogni cella possa convertire in modo particolarmente efficace gamme diverse dell’irraggiamento solare.

Celle CIS

Le celle solari a film sottile o celle a film sottile sono composte da vari strati di rame-indio-diseleniuro con diverso drogaggio. Le celle CIS (celle in rame-indio-selenio) sono celle a film sottile costituite da un composto di 3 sostanze a base di rame-indio-diseleniuro con diverso drogaggio. In futuro le celle CIS potranno acquisire importanza. In passato il controllo di questa speciale tecnologia è risultato difficoltoso, ma oggi è partita la produzione industriale. L’esigenza di rendimenti più elevati, soprattutto da parte dell’industria aerospaziale, ha portato all’impiego di altri materiali semiconduttori. Questo risultato è stato ottenuto utilizzando l’arseniuro di gallio (GaAs) o il tellururo di cadmio (CdTe) come materiale di base. Anche se le celle in GaAs prodotte in serie raggiungono rendimenti intorno al 20 per cento, in conseguenza dei costi di produzione elevati non si prevede un impiego più diffuso per scopi civili.

Celle solari CIS/CIGS

L’acronimo CIS o CIGS indica una forma di tecnologia a film sottile che viene impiegata nelle celle solari. In questo caso i moduli solari con celle a film sottile sono costituiti da vari strati di rame-indio-diseleniuro (CIS) o rame-indio-gallio-zolfo-selenio con diverso drogaggio. Lo spessore degli strati di una cella solare CIS/CIGS è pari a solo un centesimo circa di una cella solare di silicio cristallino, il che di norma comporta un vantaggio in termini di prezzo a causa del consumo di materiale significativamente inferiore. I moduli a film sottile CIS/CIGS presentano un buon rendimento e raggiungono valori fra il 10 e il 13%.

Celle solari colorate

Oltre alle tradizionali celle solari con una superficie di colore blu scuro (celle cristalline) o grigio-marrone (celle amorfe), sul mercato esistono anche celle colorate. La gamma cromatica spazia tra l’oro, il magenta (rosso), il viola, il verde, l’azzurro, il nero e il grigio. A differenza delle celle cristalline colorate, le celle cristalline “normali” hanno uno strato antiriflesso che conferisce alla cella la sua tipica colorazione blu. Questo strato devia la luce solare sullo strato sensibile alla luce, aumentando così il tasso di assorbimento, ma fa apparire la cella di un colore blu scuro. A seconda dello spessore dello strato antiriflesso, la luce di una determinata gamma d’onda deviata sullo strato sensibile alla luce viene un po’ ridotta. Questo determina la tonalità della cella, ma si traduce anche in una perdita di efficienza di alcuni punti percentuali. Il rendimento delle celle monocristalline colorate, che si attesta fra il 12 e il 15 per cento, è comunque sempre paragonabile a quello delle celle solari policristalline convenzionali. Nella produzione il problema è evitare le ombreggiature colorate nello strato antiriflesso, per garantire l’uniformità della superficie.

Celle solari di silicio amorfo

Una cella solare di silicio amorfo (a-Si) è composta da uno strato sottile di silicio ed è uno dei materiali più diffusi tra quelli utilizzati nella produzione di celle solari a film sottile. La produzione di queste celle è molto conveniente rispetto alle celle solari cristalline, poiché si consuma una minore quantità di materie prime ed è possibile evitare gli impegnativi processi di produzione di wafer. Anche se le celle in a-Si presentano un rendimento inferiore rispetto alle celle solari cristalline, offrono vantaggi in condizioni di luminosità sfavorevoli e a una temperatura d’esercizio elevata.

Chilowatt (kW)

1 kW = 1000 watt. Unità di misura della potenza, si utilizza per misurare la performance degli impianti fotovoltaici.

Coefficiente di assorbimento

Il coefficiente di assorbimento è la misura di riferimento per l’intensità dell’assorbimento. Nel fotovoltaico, il coefficiente di assorbimento designa la quota della quale l’intensità irradiata dai raggi luminosi si riduce in conseguenza dell’assorbimento al momento del passaggio attraverso una cella solare.

Coefficiente di temperatura

Sia la tensione che la corrente elettrica, e pertanto anche la potenza, di un modulo solare dipendono dalla temperatura d’esercizio della cella solare. Il coefficiente di temperatura indica in quale misura la rispettiva grandezza varia con la temperatura. La tensione di una cella solare, ad esempio, ha un coefficiente di temperatura negativo e pertanto cala con l’aumentare della temperatura. La corrente invece aumenta in misura trascurabile (coefficiente di temperatura minimamente positivo).
Nel complesso, la potenza di una cella solare o di un modulo solare ha un coefficiente di temperatura negativo. Tanto più bassa è l’entità di questo coefficiente di temperatura del modulo solare, quanto minore sarà il calo della potenza del generatore solare con il calore dei mesi estivi.

Collegamento equipotenziale

In relazione agli impianti fotovoltaici, con il termine collegamento equipotenziale si intende il collegamento di tutte le parti conduttive degli alloggiamenti (inverter, ecc.) e dei dispositivi d’installazione (telai dei moduli solari, sistema di montaggio) con la compensazione del potenziale dell’edificio. Il collegamento equipotenziale deve essere eseguito con un lavoro artigianale a regola d’arte per impedire i futuri danni causati dalle sovratensioni.

Collegamento in serie

Il collegamento in serie è utilizzato nella produzione di moduli ad ampia superficie nella tecnologia a film sottile. Durante il processo di produzione, la cella solare di grandi dimensioni viene tagliata in singole strisce con un raggio laser. L’abbinamento del lato anteriore di una cella solare con il lato posteriore della cella adiacente produce il collegamento in serie. La possibilità del collegamento in serie integrato, insieme al risparmio di materiale, è uno dei vantaggi determinanti della tecnologia a film sottile.

Comportamento in condizioni di scarsa luminosità

Il comportamento in condizioni di scarsa luminosità descrive la potenza di una cella fotovoltaica in caso di scarso irraggiamento, come ad esempio quando il cielo è nuvoloso.

Condizioni di test standard

Le condizioni di test, in breve anche: STC (ing.: Standard Test Conditions) rappresentano le condizioni quadro alle quali la potenza di un modulo solare viene misurata e indicata in laboratorio. Le grandezze costanti nella misurazione sono: intensità d’irraggiamento di 1000 W/m2; spettro della luce dopo il passaggio attraverso uno spessore pari a 1,5 volte quello dell’atmosfera (AM1,5); temperatura della cella solare di 25 °C.

Consumo proprio di corrente solare

Il consumo proprio di corrente solare è particolarmente interessante. Di seguito citiamo quattro buoni motivi a favore del consumo proprio di corrente solare. Una famiglia media di quattro persone consuma in un anno circa 4500 kWh di corrente elettrica. Questo dato corrisponde al rendimento annuo di circa 30 m2 di moduli solari standard. Pertanto la superficie del tetto di una casa unifamiliare è già sufficiente per coprire il fabbisogno annuale di corrente elettrica dell’intera famiglia tramite un impianto fotovoltaico. Un altro vantaggio del fotovoltaico risiede nella sua caratteristica secondo cui il fabbisogno di energia è sempre massimo nel momento in cui viene prodotta una grande quantità di corrente solare. Se la corrente solare autoprodotta viene consumata nelle immediate vicinanze dell’impianto fotovoltaico e, ad esempio, viene sfruttata in maniera ottimale grazie a un controllo intelligente dei consumi durante le ore di mezzogiorno, le reti elettriche possono essere ulteriormente sgravate negli orari di picco del consumo e della produzione. Produrre e consumare autonomamente energia solare porta inoltre a un approvvigionamento energetico decentrato e pertanto rende indipendenti sotto molti punti di vista. È finita l’epoca dei combustibili fossili e nucleari. Con ogni kWh di corrente elettrica per l’autoconsumo si risparmia sui costi dell’energia. La corrente elettrica in eccesso viene prelevata e rimunerata dal proprio fornitore di energia. La rimunerazione, tuttavia, è quasi sempre inferiore ai costi di prelievo della corrente. Il 1° aprile 2014 è entrata in vigore la rimunerazione unica per i piccoli impianti fotovoltaici. Tutti gli impianti più piccoli di 10 kWp, che si sono registrati nella lista d’attesa RIC dal 1° gennaio 2013, ricevono la rimunerazione. Gli impianti registrati per la RIC prima di tale data, così come gli impianti tra 10 e meno di 30 kWp hanno la facoltà di scegliere tra rimunerazione unica e RIC.
Con la rimunerazione unica si copre circa il 30% dei costi d’investimento.

Contatore di immissione

Il contatore di immissione è lo strumento di misura che conteggia l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico che viene immessa nella rete di alimentazione generale. Il dato è espresso in chilowattora (kWh).

Contatore di prelievo

Il contatore di prelievo è lo strumento che misura il prelievo di energia elettrica dalla rete di alimentazione generale in chilowattora (kWh).

Controllo rete trifase / controllo tensione trifase

Il controllo rete trifase (noto anche come controllo tensione trifase) è un dispositivo che verifica costantemente la tensione di tutte e tre le fasi. Se una delle tensioni scende al di sotto di un valore limite prestabilito, l’inverter viene automaticamente disinserito. Al ripristino della tensione l’inverter torna automaticamente in funzione. Il controllo rete trifase normalmente è integrato nell’inverter e separa l’impianto fotovoltaico dalla rete elettrica pubblica quando è necessaria una disinserzione. Per il controllo rete trifase è necessaria una ripetizione del test a intervalli di tempo regolari. In alternativa, per gli impianti fino a 30 kWp si può utilizzare anche un ENS.

Corrente continua

La corrente continua è un tipo di corrente elettrica che scorre in una sola direzione con intensità costante. Le celle solari generano corrente continua. Con l’ausilio di un inverter, la corrente continua può essere convertita in corrente alternata per essere compatibile con la rete elettrica pubblica di 230 V e 50 Hz CA.

Corrente di corto circuito (IK, ISC)

La corrente di corto circuito è la corrente massima in un circuito elettrico che si forma se la tensione U in corrispondenza dei morsetti è pari a zero. La corrente di corto circuito di un modulo solare è indicata nella scheda tecnica. Al momento della messa in servizio di un impianto fotovoltaico vengono misurate le correnti di corto circuito delle sue parti. La corrente di corto circuito di un modulo solare o di un generatore solare è quasi proporzionale all’irraggiamento solare.

Corrente verde

Si definisce corrente verde la corrente elettrica ottenuta da fonti energetiche rinnovabili.

Costante solare

La costante solare è la quantità di energia che per ogni secondo arriva su una superficie perpendicolare rispetto ai raggi a una distanza media dal Sole nel limite superiore dell’atmosfera terrestre (valore: 1,353 kW/m²).

Curva di apprendimento

Il concetto di curva di apprendimento si basa su una riflessione fondamentale: la produttività aumenta con il grado di ripartizione del lavoro. Questo genera il cosiddetto effetto della curva di apprendimento: all’aumentare dei parametri di produzione calano i costi. Questo risultato non è automatico, deve essere provocato mediante razionalizzazione, standardizzazione e automazione. Anche per l’industria del fotovoltaico si presuppone che l’andamento dei costi del fotovoltaico stesso segua una curva di apprendimento. Tuttavia, le riduzioni dei costi sono ripartite in modo non omogeneo non solo tra le classi di potenza, ma anche tra i componenti del sistema.

Diodo

Un diodo è un semiconduttore elettrico che permette il flusso di corrente elettrica in una sola direzione. La struttura di una cella solare è quasi paragonabile a un diodo.

Diodo di bypass

Una o più celle di un modulo solare possono essere ombreggiate da fogliame, sporcizia o altri ostacoli che impediscono l’assorbimento della luce. Una cella solare ombreggiata attraversata dalla corrente elettrica delle altre celle può surriscaldarsi fino alla distruzione (è il cosiddetto effetto “hot spot”). Per impedire che ciò si verifichi, queste celle vengono automaticamente “scavalcate” evitando il passaggio della corrente per mezzo di un diodo di bypass. Normalmente un modulo solare comprende da due a quattro diodi di bypass a seconda del numero di celle.

Effetto d’invecchiamento / degradazione

L’effetto d’invecchiamento è detto anche degradazione. Le celle di silicio amorfe sotto l’effetto della luce peggiorano il loro rendimento fintantoché lo stesso non si attesta su un valore stabile (dal 10 al 30 per cento in meno rispetto al valore iniziale). I produttori tengono conto di questo effetto. I moduli basati sulla tecnologia cristallina presentano di norma una degradazione inferiore al 10% su un periodo di 20 anni.

Effetto fotovoltaico

Con il termine effetto fotovoltaico si intende la trasmissione di energia dai fotoni (o quanti dell’irraggiamento elettromagnetico) agli elettroni nella materia. L’energia dei fotoni viene convertita in energia potenziale ed energia cinetica degli elettroni. L’elettrone assume tutta l’energia quantica del fotone, che si definisce come il prodotto tra la costante di Planck e la frequenza dei fotoni.
L’effetto fotovoltaico fu scoperto nel 1839 da Alexander Edmond Becquerel. Nel corso di un esperimento, questi riscontrò che tra due celle elettrolitiche si formava un flusso elettrico dipendente dalla luce.

Effetto hot-spot

Se in un modulo solare singole celle sono ombreggiate, le restanti celle (non ombreggiate) collegate in serie fanno passare tutta la corrente attraverso le celle solari in questione, che per la loro natura elettronica sono diodi e qui funzionano in direzione di blocco. Per effetto della resistenza elevata, le celle ombreggiate si riscaldano eccessivamente e in conseguenza di ciò possono subire un danneggiamento irreversibile. Per impedire la formazione di questi punti caldi (“hot spot”) si utilizzano diodi di bypass per la deviazione della corrente.

Energia primaria

L’energia primaria è l’energia grezza, quindi il tenore energetico delle fonti di energia, che non è ancora stata sottoposta a conversione, p. es combustibili fossili come il carbone fossile e la lignite, il petrolio, il metano, i combustibili nucleari. Come fonti di energie primarie si considerano pertanto le sostanze che non sono ancora state sottoposte a conversioni tecniche e dalle quali è possibile ottenere vettori energetici secondari direttamente o per mezzo di una o più conversioni.

Energia solare

Energia elettromagnetica che viene irradiata dal Sole sulla terra. L’energia solare corrisponde a una quota del 99,9 per cento dell’energia totale realizzata sulla Terra. L’energia irradiata dal Sole sulla Terra si affievolisce all’interno dell’atmosfera e viene in parte convertita in altre forme di energia (p. es. vento, energia idraulica, biomassa).

Energia utile

Il termine energia utile descrive l’energia che dopo l’ultima conversione nei dispositivi dell’utente è disponibile per soddisfare le rispettive esigenze (p. es. climatizzazione di ambienti, preparazione di alimenti, informazione, trasporto). Si ottiene dall’energia finale diminuita delle perdite dell’ultima conversione (p. es. perdite conseguenti al dispendio termico di una lampadina per la produzione della luce).

Energie rinnovabili

Le energie rinnovabili sono dette anche energie rigenerative. Si tratta di fonti di energia che in base ai criteri di riferimento temporali dell’uomo sono disponibili per un tempo “infinito”. Si definisce così l’energia irradiata dal sole (irraggiamento solare), che è responsabile di molte altre energie rinnovabili (tra cui l’energia eolica e quella idraulica). Inoltre ne fanno parte l’energia mareomotrice, ricavata dalla gravitazione e dal movimento dei pianeti, l’energia geotermica e il calore geotermico (geotermia).

ERoEI

Per la produzione, il trasporto e la manutenzione di un impianto fotovoltaico è richiesta energia. Il suo valore può essere calcolato (ad esempio sulla base della fattura elettrica delle fabbriche coinvolte, del consumo di carburante dei camion, ecc.). Se l’impianto è installato, produce corrente elettrica. L’ ERoEI (Energy Returned On Energy Invested) indica l’eccedenza positiva di energia prodotta dall’impianto nel corso della sua vita rispetto all’energia totale impiegata per la sua produzione e installazione e per il suo smaltimento a fine vita. Secondo l’Università Tecnica di Berlino l’ERoEI si attesta tra 4,8 e 7,4 per gli impianti monocristallini, tra 6,2 e 14 per gli impianti policristallini e tra 8,6 e 21 per gli impianti a film sottile, in funzione della durata dell’impianto. Il tempo di ritorno energetico è strettamente correlato a questo concetto: indica il tempo di ammortamento dell’impianto.

EVA = etilene vinil acetato

Si tratta di un film plastico polimerico trasparente, resistente alla luce e alle temperature, che viene utilizzato come materiale di sigillatura nella laminazione delle celle solari. Sono considerati vetro di sicurezza polistrato solo i vetri stratificati con uno strato intermedio in film di PVB. Pertanto i moduli solari realizzati con sistemi di vetro stratificato con uno strato intermedio in EVA sono prodotti da costruzione non regolamentati.

EW

Acronimo del termine tedesco Elektrizitätswerk, azienda elettrica (in Svizzera).

Fabbisogno d’acqua calda

La quantità di acqua calda consumata in una casa dipende dal numero di abitanti, dai loro comportamenti d’uso e dalle dotazioni sanitarie. Una persona ha bisogno di una quantità di acqua calda compresa tra 20 e 60 litri al giorno con una temperatura abituale di circa 40°C. Questo corrisponde a circa 25 litri d’acqua calda con una temperatura di approvvigionamento di 60°C per persona al giorno. Per il consumo viene miscelata con l’acqua fredda.

Fattore di distorsione

Il fattore di distorsione designa il tasso di ondulazione residua della corrente d’uscita di un inverter e di conseguenza lo scostamento della corrente fornita da un inverter connesso alla rete elettrica rispetto alla forma sinusoidale ideale della corrente di rete.

Fonti di energia / combustibili fossili

Le fonti di energia / combustibili fossili sono materie prime energetiche che si sono formate nel corso di milioni di anni a partire dalla biomassa, come petrolio, carbone e gas. Il problema è che la loro disponibilità non è illimitata e la loro combustione è causa di inquinamento ambientale. È possibile distinguere tra fonti di energia fossili primarie (come ad esempio la lignite) e secondarie (come ad esempio la benzina e il gasolio). Al contrario, la disponibilità delle energie rinnovabili è illimitata.

Fotovoltaico

Il fotovoltaico è la conversione diretta dell’energia d’irraggiamento in energia elettrica. L’energia d’irraggiamento che impatta su un semiconduttore (molto spesso silicio) precedentemente trattato (“drogato”) si sprigiona in questo portatore di carica elettrica e può essere sfruttata in un circuito esterno tramite i contatti elettrici. I semiconduttori così trattati sono denominati celle solari.

FV

FV è l’abbreviazione in uso per “fotovoltaico”.

Garanzia sulla potenza

La garanzia sulla potenza rappresenta un’estensione di garanzia del produttore relativa alle prestazioni dei moduli solari. I fornitori di moduli solari di qualità garantiscono l’80% della potenza per 20 o 25 anni ed eventualmente il 90% della potenza per dieci o dodici anni. Se la potenza di un modulo scende al di sotto di questi valori, il produttore dei moduli è tenuto ad esempio a fornire in un secondo tempo la potenza mancante oppure a mettere a disposizione moduli sostitutivi.

Generatore

In un impianto solare, l’insieme di tutti i moduli è chiamato generatore.

Generatore solare

I generatori “producono” corrente, ossia convertono altre forme di energia in energia elettrica. L’insieme di tutti i moduli fotovoltaici di un impianto è definito generatore solare. Gli impianti più grandi spesso sono articolati in più sub-generatori. Per realizzare potenze superiori, i moduli solari vengono collegati in serie o in parallelo. Il sistema collegato è definito generatore solare, una serie di moduli collegati in serie è chiamata stringa (string).

Gestell

Auf dem Gestell werden die Solarmodule installiert. Je nach Gebäudeart kommen verschiedene Gestelle zum Einsatz. Zum Beispiel können Module aufgeständert oder Dachparallel montiert werden. Andere Gestelle kommen wiederrum für Freiflächenanlagen zum Einsatz.

Gestore di rete

Il gestore di rete è l’azienda responsabile dell’esercizio e della manutenzione della rete elettrica pubblica locale. Può trattarsi di imprese di servizi locali o di un’azienda elettrica extra regionale (in Svizzera: EW). Il gestore di rete è tenuto a prelevare e rimunerare la corrente solare.

Gigawatt (GW)

Un’unità di misura della potenza. 1 gigawatt = 1.000.000.000 watt; 1.000.000 chilowatt o 1000 megawatt.

Giunzione p-n

La giunzione p-n si crea nel punto d’interfaccia tra uno strato di tipo n e uno strato di tipo p di un semiconduttore.

Grado di utilizzazione del sistema

Il grado di utilizzazione di un impianto fotovoltaico descrive il rendimento dell’intero sistema solare, ossia rappresenta la percentuale di energia solare che è stata convertita in corrente elettrica. In questo caso si tiene conto del rapporto tra rendimento solare ed energia d’irraggiamento: per la valutazione si considerano l’energia impiegata e l’energia utile dell’intero sistema solare, incluse tutte le perdite causate, tra l’altro, dalla conversione nell’inverter o da perdite sulla linea. I gradi di utilizzazione dei sistemi vengono sempre considerati per un periodo prolungato (vari mesi o un anno) e servono principalmente alla valutazione energetica di un impianto.

Grid-connected

Unter Grid-connected versteht man Photovoltaikanlagen, die den erzeugten Strom über einen direkten Anschluss in das Stromnetz einspeisen. Hierzu zählen z.B. Anlagen auf Häusern und Gewerbebetrieben.

Immissione in rete

Se la corrente elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico viene deviata totalmente o in parte nella rete elettrica locale, si parla di immissione in rete o connessione alla rete.

Impianto connesso alla rete elettrica

Un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica viene collegato alla rete elettrica locale o alla rete domestica e la corrente elettrica prodotta a partire dall’energia solare viene venduta al gestore di rete. In questo caso si parla di impianto connesso alla rete elettrica o collegato alla rete. Un impianto privo di collegamento alla rete è denominato sistema a isola.

Impianto in campo aperto

Il termine impianto in campo aperto designa un impianto fotovoltaico che non è installato su un edificio, bensì su una superficie libera. Un impianto in campo aperto può essere realizzato con un montaggio rigido o nella variante orientabile che segue il sole. In Svizzera finora sono stati realizzati solo pochi impianti in campo aperto. Gli edifici disponibili e idonei per la costruzione di impianti fotovoltaici sono ancora molti.

Impianto integrato

In questa tipologia una parte dell’impianto fotovoltaico sostituisce parti del manto di copertura. Il vantaggio consiste nel fatto che elementi del tetto che sono comunque necessari vengono sostituiti dall’impianto fotovoltaico. Inoltre un impianto di questo tipo promette un vantaggio non trascurabile per l’edificio in termini di estetica. Esiste una distinzione tra impianto integrato e impianto su tetto.

Impianto solare (termico/fotovoltaico)

Un impianto solare è un impianto per la conversione dell’energia solare in energia utile. Esistono impianti solari termici per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e il riscaldamento complementare. Gli impianti fotovoltaici sono impianti solari per la produzione di energia elettrica.

Impianto su facciata

Un impianto su facciata è un impianto fotovoltaico applicato sulla facciata di un edificio o realizzato come elemento fisso di una facciata. Con i moduli solari applicati verticalmente e orientati verso sud si ottengono perdite di rendimento del 30% circa rispetto a un impianto fotovoltaico su tetto obliquo con orientamento fisso verso sud. In riferimento al rendimento sono interessanti i moduli che formano coperture o ombreggiature di finestre con angoli di apertura da 13° a 30°.

Impianto su tetto

I moduli fotovoltaici vengono fissati ai travetti del tetto per mezzo di appositi ganci e guide di alluminio (metodo classico per i tetti di tegole). Nei tetti piani, i moduli fotovoltaici vengono montati su un telaio , che viene fissato alla pavimentazione o appesantito con una zavorra.

Impianto su tetto piano

Il termine impianto su tetto piano designa un impianto fotovoltaico installato su un tetto piano. La sottostruttura può essere ancorata stabilmente nel tetto oppure installata senza penetrazione nella copertura (flottante) e sufficientemente appesantita. I moduli solari oggi vengono per lo più installati con angoli da 5° a 15°. Per evitare di ombreggiare i moduli montati uno dietro l’altro, tra le file di moduli si devono lasciare superfici libere. Oltre ai sistemi su supporti orientati verso sud, esistono anche i cosiddetti supporti est-ovest. Il vantaggio dei sistemi su tetto piano di tipo est-ovest consiste nel fatto che le distanze tra i moduli vengono minimizzate e pertanto è possibile installare più potenza sul tetto.

Inclinazione del tetto

Il termine inclinazione del tetto designa l’angolazione di un tetto rispetto alla linea orizzontale. Il rendimento di un impianto fotovoltaico dipende dall’orientamento della superficie fotovoltaica. Con pendenze del tetto comprese fra 10° e 50° di norma i moduli solari vengono montati parallelamente alla superficie del tetto. Il vantaggio costruttivo e un’integrazione armonica dell’impianto nell’estetica dell’edificio in questo caso sono i principali vantaggi (vedere anche Orientamento ottimale di un impianto solare). Nei tetti piani o solo lievemente inclinati, i moduli non vengono installati parallelamente alla superficie del tetto, bensì quasi sempre con un’angolazione compresa fra 13° e 30° (in Germania). Se l’inclinazione dei moduli solari è inferiore a 13° non si ottiene una pulizia sufficiente degli stessi in caso di pioggia e neve.

Inseguimento

Con l’ausilio di un impianto di inseguimento, il generatore solare viene ruotato nel corso della giornata e di conseguenza segue il livello del sole e la massima luminosità.
Con un inseguimento a due assi, i moduli solari sono sempre orientati in maniera ottimale rispetto al sole. In questo modo, in Svizzera, il rendimento dell’impianto può essere incrementato del 30% circa rispetto a un impianto fotovoltaico a montaggio rigido. L’inseguimento può essere monoasse oppure a due assi. Gli impianti di inseguimento sono particolarmente indicati per gli impianti in campo aperto.

Inseguitore MPP

Affinché un generatore solare funzioni sempre al maximum power point (MPP) e di conseguenza fornisca il massimo rendimento possibile, un cosiddetto inseguitore MPP dell’inverter regola la tensione sul valore necessario. Negli impianti fotovoltaici, l’inseguitore MPP oggi fa parte delle dotazioni dell’inverter.

Inseguitore solare

Si distingue tra inseguitori solari monoasse e a due assi. Nell’impianto monoasse il campo di moduli segue il sole soltanto nella direzione orizzontale o verticale. Gli inseguitori a due assi possono gestirle entrambe e pertanto hanno il massimo rendimento energetico.

Installazione dei moduli

Una superficie dei moduli orientata verso sud, con una pendenza rispetto al piano orizzontale di circa 35° nell’Europa centrale considerando l’intero anno, consente di massimizzare i rendimenti. Tuttavia, eventuali scostamenti da sud est a sud ovest comportano perdite di rendimento proporzionalmente ridotte.

Inverter

L’ inverter è chiamato anche invertitore o convertitore di corrente. Questo dispositivo serve a convertire la corrente continua in corrente alternata. L’inverter converte la corrente continua prodotta dal generatore solare in corrente alternata, necessaria per azionare apparecchiature elettriche convenzionali o immettere la corrente solare nella rete pubblica.

Inverter per moduli

Gli inverter per moduli, detti anche microinverter, offrono un’alternativa ai tradizionali inverter per stringhe. Essi infatti lavorano a livello del modulo: in questo caso, per ciascun modulo viene utilizzato un apposito inverter. Ogni modulo pertanto viene spinto al suo punto di massima potenza singolarmente e indipendentemente dagli altri moduli. Anche in caso di tetti dalle situazioni complesse, questo assicura una potenza massima e ottimale. Pertanto i microinverter sono particolarmente indicati per l’uso negli impianti fotovoltaici con orientamento o ombreggiamento diversi tra le varie parti del campo. Inoltre sono perfetti come integrazione di impianti fotovoltaici già esistenti o per iniziare con un piccolo impianto solare, ad esempio sul tetto di un garage. Gli inverter per moduli sono monofase e vengono applicati direttamente nel modulo solare.

Inverter/isola

Un inverter a isola è un inverter destinato a un sistema a isola. In un sistema a isola, l’inverter ha la funzione di consentire il collegamento delle utenze in corrente alternata e di instaurare e mantenere una tensione alternata stabile. L’inverter a isola nella maggior parte dei casi può svolgere questo compito solo con il coinvolgimento di elementi di accumulo (p. es. accumulatori a batteria) nel sistema a isola.

Inverter/rete

L’inverter di rete converte la corrente continua (CC) prodotta dal generatore solare in corrente alternata (CA) per consentirne l’immissione in una rete stabilita. Le grandezze rilevanti degli inverter di rete sono il rendimento e l’affidabilità. Generalmente il generatore solare può essere progettato con una potenza superiore dal 5 al 15% max. rispetto alla potenza d’uscita CA dell’inverter. Per una progettazione ottimale consigliamo vivamente di utilizzare il configuratore del produttore dell’inverter e di consultare il proprio installatore.

Irraggiamento

L’irraggiamento è l’energia (solare) che impatta su una superficie. Mentre l’irradianza è la potenza istantanea in W/m² riferita alla superficie, l’ irraggiamento o irraggiamento totale è la quantità di energia totale che arriva su una superficie in un determinato intervallo di tempo (quasi sempre per anno). Normalmente è espresso in kWh/m² e si riferisce alla superficie orizzontale.

Irraggiamento diffuso

L’irraggiamento diffuso è l’irraggiamento solare che raggiunge il generatore solare o l’assorbitore indirettamente da tutte le direzioni dopo la diffusione nelle nuvole e molecole atmosferiche e nelle particelle. In parole semplici, l’ irraggiamento diffuso è la quota d’irraggiamento (solare) che a seguito della diffusione nell’atmosfera terrestre (nuvole, nebbia, ecc.) e della riflessione impatta su una superficie in modo prevalentemente uniforme da tutte le direzioni del cielo, ossia in modo adirezionale, e per questo non provoca ombre.

Irraggiamento diretto

L’irraggiamento diretto è l’irraggiamento solare che raggiunge direttamente (quindi in assenza di diffusione) il generatore solare o l’assorbitore dalla direzione di provenienza del sole. Più semplicemente, è la quota d’irraggiamento che arriva direttamente dal sole alla superficie terrestre senza deviazioni e provoca le ombre.
Se in un materiale semiconduttore, come ad esempio il silicio, vengono aggiunte impurità (atomi estranei) con caratteristiche elettriche diverse da quelle del semiconduttore iniziale, a seconda del tipo di atomi di impurità si genera un’eccedenza di elettroni (strato semiconduttore con carica negativa, drogaggio di tipo n) o una carenza di elettroni (strato semiconduttore con carica positiva/caricato, drogaggio di tipo p). In entrambi i casi la conduttività aumenta considerevolmente.

Irraggiamento globale / Energia d’irraggiamento

È la somma di irraggiamento solare diffuso, diretto e riflesso su una superficie orizzontale. L’irraggiamento globale medio annuale sul piano orizzontale ammonta a circa 1000 kWh/m2 nell’Altipiano svizzero e circa 1400 kWh/m2 nelle Alpi.

Irraggiamento solare

L’atmosfera è per lo più impermeabile alle radiazioni solari; solo nella gamma di lunghezze d’onda ottiche (da 0,3 a 5,0 µm) e nella gamma a bassa frequenza (da 10-2 a 102 m) i raggi possono attraversare l’atmosfera (la cosiddetta finestra ottica dell’atmosfera). Tra questi due intervalli, per motivi legati alla potenza, per lo sfruttamento dell’energia solare è importante solo la finestra ottica. Questa finestra comprende la gamma della luce visibile da 0,38 a 0,78 µm.

kVA – chilovolt ampère

Il chilovolt ampère è un’unità di misura legale della potenza apparente elettrica S. Si utilizza per le grandezze alternate in campo elettrotecnico per contrassegnare la potenza di allacciamento di macchine elettriche o trasformatori.

kWh – chilowattora

Unità di misura dell’energia/lavoro, corrisponde alla potenza di un chilowatt per un periodo di un’ora. Il rendimento energetico di un impianto fotovoltaico è spesso indicato in kWh.

kWp – chilowatt picco

Unità di misura della massima (“picco”) potenza di un modulo solare o di un generatore solare. L’indice “p” che consuetamente si ritrova accanto all’unità di potenza segnala che la potenza del modulo solare o del generatore solare è stata calcolata in condizioni di test standard (STC). Dato che le condizioni di test standard si raggiungono solo di rado a causa della temperatura d’esercizio dei moduli fotovoltaici, che nella prassi è molto elevata, la potenza di un modulo o generatore solare in funzione resta sempre al di sotto della potenza di picco o “peak”. 1 kWp corrisponde a 1000 Wp (watt picco).

Laminati vetro-film

Con questo metodo di produzione le celle solari vengono inserite tra una lastra di vetro anteriore e un film di Tedlar posteriore. A tale scopo, davanti e dietro le celle solari viene applicato un film di EVA (etilene vinil acetato) come materiale di giunzione vero e proprio. Questo “pacco” viene agglutinato in un’accoppiatrice sotto l’effetto di pressione e temperatura per formare un materiale “composito”. La maggior parte degli elementi solari attualmente prodotti sono laminati vetro-film , quasi sempre con 36, 72 o 144 celle solari. Per questa ragione i laminati vetro-film sono spesso chiamati anche elementi standard o moduli standard. In questo modo risultano unità con potenze comprese tra 50 e 300 watt, a seconda della configurazione delle celle solari laminate. I laminati vetro-film sono prodotti in un contesto di concorrenza molto spinto e per motivi legati ai prezzi vengono realizzati quasi esclusivamente in grandi serie con un telaio perimetrale in alluminio o acciaio inox.

Laminati vetro-vetro

Con questo metodo di produzione le celle solari vengono inserite tra un vetro anteriore e un vetro posteriore convenzionale con l’impiego di film di EVA (etilene vinil acetato) o di una resina colata. In caso d’impiego del film di EVA, il processo di produzione è praticamente uguale a quello del laminato vetro-film. Se si utilizza la resina colata, le celle vengono fissate sul vetro posteriore per mezzo di piccoli distanziali in modo tale che dopo il riempimento con la resina vengano a trovarsi esattamente al centro del vetro composito. Questa struttura presenta un vantaggio determinante rispetto ai laminati con film: in caso di sollecitazioni meccaniche a carico del vetro, causate ad esempio dal vento o dalla neve, le celle solari subiscono un carico inferiore poiché si trovano nella cosiddetta zona neutra dell’elemento solare. In particolare, i connettori elettrici che si trovano tra le celle vengono sollecitati solo in misura limitata. Con questa tecnologia è possibile produrre elementi solari fino a una dimensione di circa 2 m x 3 m. La resina colata è appositamente modificata in riferimento a trasparenza, adesività e stabilità a lungo termine. Gli architetti utilizzano di buon grado i laminati vetro-vetro come elemento estetico creativo perché entrambi i componenti principali, il vetro e la cella , offrono tantissime combinazioni possibili in riferimento a forma, colore, dimensione, trasparenza e design.

Laminato

Un laminato è un modulo solare senza telaio. Affinché le fragili e delicate celle solari resistano alle sollecitazioni di un materiale da costruzione per 20 anni e oltre, vengono inserite e incapsulate (“laminate”) tra due lastre di vetro (laminato vetro-vetro) oppure tra un vetro anteriore e un film in materiale plastico posteriore (laminato vetro-film) in EVA. Vedi laminato vetro-film e vetro-vetro.

Lingotto

Un lingotto è un blocco di silicio puro che viene tagliato a fettine. Queste fette sottili sono chiamate wafer. I lingotti possono avere una struttura monocristallina o multicristallina. Per la produzione di un lingotto monocristallino il silicio ad alto grado di purezza viene fuso e in seguito, a una temperatura appena superiore al punto di fusione, viene estratto dalla massa fusa con l’ausilio di una barra di silicio monocristallino. I lingotti multicristallini (detti anche lingotti policristallini) vengono riscaldati e raffreddati in modo controllato. Durante questo processo, nel lingotto si forma la struttura multicristallina necessaria per l’applicazione fotovoltaica.

Luce solare

L’irraggiamento solare impatta sull’atmosfera terrestre esterna con una potenza di 1367 Watt/m². In conseguenza della diffusione e dell’assorbimento, però, solo una parte (nel migliore dei casi 1060 Watt/m²) può essere sfruttata sulla Terra. A scopo di confronto si considera l’irraggiamento di riferimento in una giornata soleggiata pari a 1000 Watt/m². L’offerta solare dipende dal sito.

Megawatt (MW)

Unità di misura della potenza. 1 megawatt = 1.000 chilowatt o 1.000.000 watt.

Megawatt picco (MWp)

La potenza nominale di una cella solare, di un modulo solare o di un generatore solare corrisponde alla potenza massima erogata in condizioni di test standard. Nell’indicazione della potenza, la potenza di picco viene contrassegnata con l’aggiunta di “picco” o di una “p” in carattere pedice, l’unità di misura corrispondente si chiama “watt picco (Wp)”, “chilowatt picco (kWp)” o “megawatt picco (MWp)”.
1 megawatt picco corrisponde a 1000 chilowatt picco.

Megawattora

Unità di misura dell’energia; il consumo di energia elettrica viene espresso anche in megawattora. Un megawattora corrisponde a 1000 chilowatt per un periodo di un’ora.

Messa in servizio

Il collegamento di un impianto fotovoltaico alla rete elettrica deve essere eseguito da un elettricista installatore. Dopo una verifica comprensiva di misurazioni di controllo, l’impianto viene messo in servizio. In seguito ha luogo il collaudo dell’impianto fotovoltaico a cura del gestore della rete.

Microcristallino

Il silicio può presentare diverse strutture cristalline (morfologie). Se gli atomi si dispongono in modo tale da formare minuscoli grani di cristallo con diametri nell’ordine di grandezza dal nanometro al micrometro, la struttura si definisce microcristallina. Contrariamente alle strutture macrocristalline, che sono visibili a occhio nudo, le sostanze microcristalline sono riconoscibili solo al microscopio. Mentre gli atomi del silicio cristallino si dispongono secondo un reticolo regolare, nel silicio microcristallino la struttura è più disordinata in conseguenza della minore dimensione delle particelle. Il silicio microcristallino, pertanto, è composto da grani cristallini che sono incorporati in un materiale amorfo. Pertanto il silicio microcristallino ha caratteristiche ottiche analoghe al materiale cristallino dei wafer, ma può essere applicato su qualsiasi superficie, ad esempio tramite separazione al plasma.

Micrometro (μm)

1 micrometro corrisponde a un millesimo di millimetro.

Micromorfo

Parola artificiale formata da microcristallino e amorfo; il termine “micromorfo” designa una cella tandem basata su due materiali semiconduttori a film sottile: silicio microcristallino e amorfo (a-Si:H e µc-Si:H). Nella cella tandem a film sottile, entrambi i materiali vengono accoppiati in uno strato superiore (spesso circa 0,3 µm) e uno inferiore (spesso circa 1,5 µm). Per effetto delle loro diverse strutture, i due strati assorbono lunghezze d’onda diverse dello spettro luminoso. Mentre lo strato superiore amorfo converte la parte visibile della luce solare (400-700 nm), lo strato inferiore microcristallino assorbe una parte dello spettro luminoso nella gamma a infrarossi (700-1100 nm). Si ottiene così uno sfruttamento ottimale della luce solare. Con questa nuova e promettente tecnologia a film sottile si possono ottenere rendimenti superiori fino al 15%.

Moduli solari semitrasparenti

Sono parzialmente permeabili alla luce, con un certo grado di trasparenza. I moduli solari semitrasparenti proteggono dal sole e dagli sguardi, ma consentono il passaggio di una quantità di luce sufficiente per l’illuminazione.

Modulo

Modulo solare

Modulo solare

Ai fini della protezione meccanica e della resistenza alle intemperie, le celle solari vengono alloggiate nella plastica o nella resina e munite di una copertura anteriore e posteriore. L’unità meccanica ed elettrica cablata così ottenuta è definita modulo solare. La copertura anteriore è quasi sempre una lastra di vetro temperato con una buona permeabilità alla luce. La copertura posteriore è spesso realizzata con un film composito, o nuovamente con una lastra di vetro. I moduli solari sono disponibili nella versione con o senza telaio. La scatola di giunzione, con cavi solari già collegati e connettori protetti dai contatti accidentali, facilita l’installazione.

Monitoraggio della rete

Un impianto fotovoltaico produce sempre corrente elettrica quando la luce impatta sul generatore solare. In caso di riparazione sulla rete elettrica, potrebbe insorgere un pericolo per il personale di servizio del gestore della rete se un impianto connesso alla rete elettrica continuasse a immettere corrente nella rete. Pertanto l’impianto viene disaccoppiato automaticamente dalla rete elettrica in caso di arresto o guasto. Pertanto, il dispositivo di monitoraggio della rete presente nell’inverter controlla costantemente se la rete elettrica è intatta. Esistono vari sistemi per il monitoraggio della rete, come ad esempio gli ENS e il monitoraggio di rete trifase. Nei grandi impianti in campo aperto, l’interfaccia di rete è quasi sempre realizzata mediante un’unità di isolamento accessibile in qualsiasi momento. In questo modo l’impianto fotovoltaico può essere spento e riacceso manualmente.

Monocristallino

Costituito da un singolo cristallo; le condizioni che si instaurano al momento della cristallizzazione fanno sì che il silicio si irrigidisca in un unico cristallo grande e regolare.

Montaggio integrato

Con il montaggio integrato o integrazione nel tetto, i moduli solari vengono integrati nella copertura. In questo caso la copertura esistente viene rimossa oppure, nelle nuove costruzioni o nei tetti di nuova realizzazione, la superficie destinata ai moduli viene lasciata libera fin dall’inizio. I montaggi integrati producono quasi sempre tetti dall’ottimo effetto estetico. Si deve però prestare particolare attenzione a una buona retroventilazione dei moduli solari, in modo tale da non ridurre il rendimento dell’impianto. Inoltre il montaggio integrato richiede un’esecuzione artigianale a regola d’arte affinché il tetto mantenga la propria impermeabilità nel tempo. Con il sistema integrato Arres, il mercato offre una soluzione sviluppata in proprio che riduce considerevolmente i tempi di montaggio rispetto ad altri sistemi.

Montaggio su tetto

Quasi tutti gli impianti fotovoltaici vengono montati sul tetto esistente. Con un montaggio su tetto, contrariamente a quello integrato, si mantiene la copertura esistente. I moduli solari vengono montati su un apposito sistema sopra il manto di copertura, che mantiene pertanto la sua funzione impermeabilizzante e protettiva.

MPP

L’MPP (ing.: maximum power point) è il punto di lavoro della massima potenzadi una cella solare, di un modulo solare o di un generatore solare. L’inverter ha il compito di far funzionare sempre il generatore solare nel suo punto di lavoro ottimale (MPP), al fine di prelevare la massima potenza possibile. Dato che l’ MPP di un generatore solare cambia al variare delle condizioni d’irraggiamento e delle temperature, l’inverter deve adattare in modo rapido e preciso le regolazioni in base alle variazioni dell’MPP.

Multicristallino

Il silicio in questo caso è costituito da tanti singoli cristalli con orientamento diverso e di piccole dimensioni. A volte è definito anche policristallino. Vedi anche policristallino.

Ombreggiamento

Un ombreggiamento parziale del generatore solare ha forti ripercussioni sul rendimento. Pertanto i moduli solari possibilmente devono essere privi di ombreggiamento a ogni ora del giorno. Il gestore di rete è tenuto a prelevare e rimunerare la corrente solare.

Orientamento ottimale di un impianto solare

In Svizzera un impianto solare dovrebbe essere orientato possibilmente verso sud e inclinato di circa 30° (vedi pendenza del tetto). Tuttavia, anche con scostamenti supplementari fino a 30° verso sud ovest o sud est il rendimento cala solo del 5-10% circa. Vedi anche angolo azimutale.

Parametri delle celle solari

Per identificare esattamente le caratteristiche delle celle solari (lo stesso vale anche per i moduli) e renderle paragonabili tra loro, si parte da condizioni di misurazione standardizzate. Queste sono definite con l’acronimo STC (Standard Test Conditions) e riguardano le seguenti grandezze di riferimento: numero di massa atmosferica (AM 1,5), intensità d’irraggiamento (Snom = 100 mW/cm² (1 kW/m²), temperatura 25 °C. Un modulo solare si contraddistingue per i suoi parametri elettrici (p. es. tensione a vuoto e corrente di corto circuito.

Parità di rete

Con il termine parità di rete in ambito fotovoltaico si intende che la produzione di corrente elettrica sul proprio tetto è più conveniente rispetto al suo acquisto dal fornitore di energia.

Performance Ratio

Il performance ratio fornisce indicazioni in merito all’efficienza di un impianto fotovoltaico e consente un confronto tra impianti connessi alla rete elettrica ubicati in diversi siti nel mondo. Il performance ratio (PR) definisce il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento teorico, calcolato a partire dalla quantità d’irraggiamento sulla superficie dei moduli e dal rendimento dei moduli in condizioni di test standard. Vari fattori, come influsso delle temperature, sporcizia, perdite di potenza, rendimento dell’inverter e altri effetti portano a una performance inferiore a 1. Tanto più il PR si avvicina a 1 o al 100%, quanto più alta è la qualità del rendimento dell’impianto. Per gli impianti connessi alla rete elettrica nell’Europa centrale si registra abitualmente un PR dal 70 al 75%.
Gli impianti di buona qualità arrivano fino all’80%.

Picco

La potenza nominale di una cella solare, di un modulo solare o di un generatore solare corrisponde alla potenza massima erogata in condizioni di test standard. Nell’indicazione della potenza, la potenza di picco viene contrassegnata con l’aggiunta di “picco” o di una “p” in carattere pedice, l’unità di misura corrispondente si chiama “watt picco (Wp)”, “chilowatt picco (kWp)” o “megawatt picco (MWp)”.

Piranometro

Il piranometro è un sensore per la misurazione dell’intensità d’irraggiamento del sole.

PNOCT

PNOCT – Normal Operating Cell Temperature. Questa definizione descrive la potenza di una cella fotovoltaica / di un modulo fotovoltaico alla temperatura d’esercizio normale.

Policristallino

Le condizioni che si instaurano durante la cristallizzazione fanno sì che il silicio si cristallizzi in un blocco, che è composto da tanti piccoli cristalli con dimensione e orientamento diversi e che nella sua globalità non presenta una disposizione completamente regolare degli atomi.

Pompa di calore per l’acqua calda

Le pompe di calore per l’acqua calda non producono energia per il riscaldamento, bensì acqua potabile calda, ossia l’acqua che si utilizza per fare la doccia, per i lavaggi, per bere e simili. Le pompe di calore per l’acqua calda di norma sono apparecchi compatti costituiti da pompa di calore e serbatoio integrato per l’acqua calda. Dato che vengono utilizzate in combinazione con l’impianto di riscaldamento esistente, nelle stagioni calde il riscaldamento può essere spento completamente. Le pompe di calore per l’acqua calda da noi offerte si installano facilmente nello scantinato e sfruttano l’aria come fonte di energia. È sufficiente una temperatura ambiente di 6°C; il locale d’installazione viene raffreddato e deumidificato.

Potenza

La potenza è una grandezza fisica designata dalla lettera P o N ed è definita come il rapporto tra lavoro e tempo. L’unità SI della potenza è 1 Nms-1 = 1 watt.

Potenza apparente

La potenza apparente, detta anche potenza allacciata o potenza di allacciamento, indica la potenza elettrica che viene condotta a un’utenza. La potenza apparente risulta da potenza attiva e potenza reattiva.

Potenza attiva

La potenza attiva è la potenza utile impiegata ad esempio per la propulsione di macchine, l’accensione di lampade o il funzionamento di radiatori. Contesto: ogni utenza ha una resistenza ohmica che durante il funzionamento converte completamente la sua potenza assorbita in calore. Se un’utenza, oltre alla resistenza ohmica, dispone anche di bobine e condensatori, tra corrente e tensione si crea uno sfasamento temporale, detto anche “spostamento di fase”. Oltre alla potenza attiva, pertanto, è presente anche una potenza reattiva. La potenza attiva è espressa in watt (W). Nella tensione continua la potenza attiva è uguale alla potenza apparente.

Potenza delle celle solari

La potenza delle celle si determina tramite i seguenti parametri:

  • dimensioni delle celle (determina la corrente di corto circuito e di conseguenza la potenza. La tensione a vuoto è indipendente dalla superficie).
  • Intensità d’irraggiamento (con l’aumentare dell’intensità d’irraggiamento aumenta la corrente di corto circuito e di conseguenza la potenza. La tensione a vuoto aumenta solo di poco).
  • Influsso della temperatura (la tensione a vuoto cala con l’aumentare della temperatura, pertanto cala anche la potenza delle celle. Il riscaldamento naturale causato dall’irraggiamento solare fa sì che il rendimento delle celle scenda dello 0,5% circa per ogni grado di aumento della temperatura).

Potenza reattiva

La potenza reattiva è sempre presente quando vi è una potenza attiva. Tuttavia, la potenza reattiva presenta differenze rispetto a quella attiva: non si consuma e non può produrre lavoro. Si limita ad oscillare nella rete elettrica, aumentandone così il carico. Tutti i cavi, interruttori, trasformatori e altri componenti, infatti, devono tenere conto della potenza reattiva supplementare. La potenza reattiva può avere ripercussioni sulla rete elettrica riducendo o aumentando la tensione o provocando uno spostamento di fase.

Principio fotovoltaico

In breve, la luce si sprigiona nello strato d’interfaccia tra due materiali semiconduttori con drogaggio diverso. Nel campo elettrico dello strato d’interfaccia, le particelle con carica negativa (elettroni) si muovono in direzione del polo positivo: si crea un flusso elettrico di corrente continua. La corrente elettrica si forma in conseguenza dell’effetto fotovoltaico. Quest’ultimo fu scoperto da Becquerel nel lontano 1839 e fu oggetto di un’applicazione pratica da parte di Bell Telephone nel 1954 sotto forma di principio delle celle solari. Questo processo avviene in un semiconduttore che contiene portatori di carica sia negativa (elettroni), sia positiva (lacune). Il principio dell’effetto fotovoltaico si basa sul fatto che in conseguenza dell’irraggiamento luminoso, o più precisamente dell’assorbimento della luce, si formano ulteriori portatori di carica con la produzione di elettroni e lacune liberi. In questo modo si forma una tensione elettrica. Per separare i portatori di carica liberi è necessaria una determinata struttura nel layout del semiconduttore. Questo comprende una giunzione p-n, ossia una zona in cui un settore con eccedenza di elettroni incontra una zona con eccedenza di lacune. Ad esempio, nella struttura di un semiconduttore di silicio un’area n drogata con fosforo è adiacente a uno strato p drogato con boro. Se una zona di questo tipo viene irradiata dalla luce, in corrispondenza della giunzione p-n si crea un campo elettrico (la regione di carica spaziale). Nella zona conduttiva di tipo n e in quella di tipo p, per effetto del bombardamento luminoso, gli elettroni vengono sottratti dalla formazione atomica, per cui si origina una quantità analoga di lacune. Per ripristinare il peso delle cariche, gli elettroni liberi così prodotti provenienti dall’area p si diffondono nella zona n e viceversa (le lacune della zona n nell’area p). Si forma così un’eccedenza di elettroni nell’area n e un’eccedenza di lacune nell’area p. In corrispondenza dei contatti metallici si forma una tensione con polarità opposta a quella del campo interno. Se ai contatti esterni viene applicato un circuito elettrico con un’utenza, si ha un flusso di corrente continua. Alla chiusura del circuito elettrico, gli elettroni tornano indietro attraverso il conduttore e si riuniscono alle lacune. L’azione della luce porta a una nuova separazione degli elettroni dalla formazione atomica, contemporaneamente alla formazione di nuove lacune, e il processo ricomincia in un circuito.

Processo Czochralsky

Il processo Czochralsky è un metodo speciale per la produzione di monocristalli di silicio in cui un cristallo viene estratto dal silicio fuso. Con i movimenti di sollevamento e rotazione, da un seme monocristallino si ottiene un monocristallo cilindrico di silicio. Per il materiale fuso vengono utilizzati pezzi di silicio con un elevato grado di purezza, ai quali viene aggiunto silicio ad alto drogaggio a seconda del drogaggio desiderato del monocristallo. A partire dal monocristallo di silicio vengono prodotti i wafer e le celle per i moduli fotovoltaici monocristallini.

Produzione di corrente fotovoltaica

Accanto alla produzione di calore con il solare termico, la produzione di corrente elettrica con il fotovoltaico è un’altra forma di utilizzo diretto dell’energia dei raggi solari. A differenza del solare termico, in questo caso l’energia solare viene convertita direttamente in energia elettrica. La produzione di corrente fotovoltaica presenta vantaggi determinanti sotto i seguenti aspetti:

  • Emissioni (non produce rumore né gas di scarico).
  • Durata utile (non ci sono parti mobili, per cui la durata utile è molto elevata; per i moduli solari vengono accordate garanzie di 20 anni e oltre).
  • Compatibilità ambientale (l’esercizio e lo smaltimento delle celle di silicio non comportano problemi di alcun tipo).
  • Risorse (il silicio è il secondo elemento per presenza tra quelli della crosta terrestre; pertanto la disponibilità di questa materia prima è praticamente illimitata).
  • Varietà di applicazioni (il fotovoltaico può essere impiegato in un’ampia gamma di potenze, dalle piccolissime applicazioni fino ai grandi impianti da vari megawatt).

Progettazione dell’impianto

Per la progettazione di un impianto fotovoltaico si deve rispondere ad alcuni quesiti importanti: a quanto ammonta il fabbisogno di corrente elettrica e in quali orari è necessaria la corrente (profilo di carico)? A quanto ammontano i costi d’acquisto della corrente elettrica? Vale la pena di utilizzare un sistema di accumulo a batteria e qual è la sua dimensione ideale? Quanti moduli possono essere installati in assenza di ombreggiamento e qual è la potenza dell’impianto necessaria? Quali sono il tipo di modulo e l’inverter più indicati? Come vengono posati i cavi? Quanto peso è possibile installare sul tetto e come sarà fissato l’impianto fotovoltaico al tetto stesso? Come si presenta la protezione contro i fulmini? Saremo lieti di rispondere a queste e altre domande, oppure potrete avvalervi della competenza di uno dei nostri partner tra quelli vicini a voi.

Protezione antifulmine

Un impianto fotovoltaico in linea di massima non aumenta il rischio di caduta di fulmini in un edificio. Tuttavia, l’installatore o il progettista dell’impianto fotovoltaico è tenuto a costruire quest’ultimo in conformità alle norme vigenti in materia di protezione dai fulmini. Da una parte, in questo modo si protegge dai danni lo stesso impianto fotovoltaico e dall’altra anche le restanti installazioni dell’edificio che potrebbero essere accoppiate tramite tale impianto risultano protette dalle sovratensioni.

Punto di sezionamento CC / interruttore generale CC (interruttore generale CC)

Non appena la luce impatta sui moduli solari, in un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica si instaura sempre una tensione continua fino all’inverter. Per poter sezionare la tensione continua rispetto all’inverter, ad esempio per una misurazione di controllo dell’impianto o in caso d’emergenza, in ogni impianto fotovoltaico deve essere installato un punto di sezionamento CC. Questo interruttore CC è già integrato nell’inverter o viene applicato esternamente..

Rendimento

Il rendimento esprime l’efficacia della conversione energetica. Normalmente il rendimento dei moduli solari è compreso fra l’11 e il 21%, ciò significa che dall’11 al 21% dell’energia solare in entrata viene convertita in energia elettrica. Per gli inverter, il rendimento nella conversione da corrente continua a corrente alternata va dal 92 al 98% (cfr. rendimento europeo degli inverter).

Rendimento europeo

Il rendimento di conversione di un inverter non è costante nell’intero campo di potenza. Il rendimento di conversione massimo indica solo il punto massimo di una curva caratteristica del rendimento. Quando il cielo è nuvoloso, ad esempio, l’inverter lavora nella gamma di carico parziale più bassa con un rendimento peggiore. Il rendimento europeo rappresenta un rendimento ponderato. Viene calcolato mediante una ponderazione di vari rendimenti a carico parziale e del rendimento a pieno carico in base alla frequenza con cui si presentano. Un inverter con un rendimento europeo superiore dell’1% di norma recupera circa l’1% di energia elettrica in più da un impianto. Gli inverter disponibili in commercio hanno rendimenti europei compresi tra il 92 e il 98% circa.

Riduzione della produzione di CO2

Durante il funzionamento di un impianto fotovoltaico non viene sprigionata anidride carbonica (CO2). Un impianto fotovoltaico, inoltre, nel corso della sua vita utile produce molta più energia di quella necessaria per la sua fabbricazione. Pertanto gli impianti fotovoltaici contribuiscono a ridurre le emissioni di CO2. Nel corso della sua durata d’esercizio, per ogni chilowatt picco (kWp) di potenza fotovoltaica installata si evita l’emissione di almeno 7 tonnellate di CO2.

Riflessione

Se un raggio viene deviato in corrispondenza della superficie d’interfaccia tra due sostanze, ad esempio su una superficie, si parla di riflessione. I raggi non riflessi vengono fatti passare (trasmissione) oppure assorbiti (assorbimento). Uno strato antiriflesso può ridurre la quota di radiazione riflessa.

Rimunerazione

Rimunerazione dell’energia elettrica immessa in rete

Rimunerazione per l’immissione di energia

L’energia che viene immessa nella rete generale di un gestore di rete o di un’azienda elettrica e che proviene da un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica viene rimunerata. L’ammontare della rimunerazione viene stabilito dalla propria azienda elettrica. La legge obbliga i gestori di rete a collegare gli impianti fotovoltaici nella loro rete, a prelevare la corrente elettrica prodotta e a rimunerarla in base a una tariffa minima prestabilita. Le aziende elettriche sono tenute a prelevare la corrente solare in eccesso. L’ammontare della rimunerazione può essere stabilito dall’azienda elettrica. È possibile interpellarla per conoscere l’ammontare della rimunerazione della corrente solare immessa. Per gli impianti fotovoltaici superiori a 10 kWp è disponibile anche la rimunerazione a copertura dei costi per l’immissione in rete di energia elettrica (RIC). Viene finanziata per mezzo di una maggiorazione su ogni chilowattora di corrente venduta. I proprietari di impianti ricevono per ogni kWh di corrente generata un contributo assicurato per la durata definita. Fino ad oggi è stato possibile finanziare più di 17.000 impianti. Ben 12.000 di essi erano impianti fotovoltaici. Purtroppo esiste una lista d’attesa con quasi 36.000 impianti fotovoltaici registrati (dato aggiornato a ottobre 2015). Per gli anni 2015, 2016 e 2017 possono essere ancora convalidate tranche da 100 MW. In Parlamento attualmente è in discussione un incremento dei fondi che consentirebbe un’ulteriore taglio della lista d’attesa.

Rimunerazione unica

Il 1° aprile 2014 è entrata in vigore la rimunerazione unica per i piccoli impianti fotovoltaici. Gli impianti che ottengono una rimunerazione unica vengono tenuti subito in considerazione e possono bypassare la lista d’attesa.
Tutti gli impianti più piccoli di 10 kWp, che si sono registrati nella lista d’attesa RIC dal 1° gennaio 2013, ricevono la rimunerazione. Gli impianti registrati per la RIC prima di tale data, così come gli impianti tra 10 e meno di 30 kWp hanno la facoltà di scegliere tra rimunerazione unica e RIC.
Fino a oggi (dato aggiornato a ottobre 2015) il sostegno con la rimunerazione unica è stato possibile per quasi 5500 impianti

Roll-to-roll

Il termine roll-to-roll designa un procedimento della tecnologia a film sottile in cui il materiale portante viene srotolato da un rotolo, sottoposto alle singole fasi di lavorazione sul nastro in movimento e al termine del processo viene arrotolato su un secondo rotolo.

Sabbia di quarzo

Dalla sabbia di quarzo si ottiene il silicio metallurgico mediante riduzione. Presenta purezze fino al 99 per cento.

Scatola di giunzione/elemento di collegamento

L’estremità iniziale e finale dei cavi di collegamento tra le celle solari cablate vengono condotte sul lato posteriore del modulo e vengono alloggiate nella scatola di giunzione dello stesso. I cavi delle singole stringhe di moduli vengono interconnessi con i diodi delle stringhe nella scatola di giunzione del generatore, il cosiddetto quadro di campo. Il cavo principale della tensione continua porta dal quadro di campo alla scatola di comando con i fusibili e le protezioni necessari.

Selektiver Emitter

Con il selective emitter si produce in modo selettivo un drogaggio superiore solo sotto la griglia del lato anteriore. Rispetto a un emettitore omogeneo, pertanto, migliora la resistenza di contatto e contemporaneamente aumentano la sensibilità spettrale, soprattutto nella gamma spettrale blu, e il rendimento della cella solare.

Semiconduttori

I semiconduttori sono materie solide che presentano caratteristiche di conduttività elettrica intermedie tra i metalli (buoni conduttori) e gli isolanti (non conduttori). Le loro proprietà elettriche possono variare entro un ampio intervallo. Un semiconduttore possiede portatori di carica sia negativa (elettroni) che positiva (lacune). Molti materiali semiconduttori possono essere utilizzati per la produzione di celle solari. Il più noto è il silicio sotto forma di frammenti, un prodotto di scarto dell’industria dei semiconduttori. Questo materiale è disponibile in grandi quantità, ecologico e ben lavorabile. In sintesi, un semiconduttore è una sostanza solida la cui banda proibita (e quindi conduttività elettrica) si situa in un punto intermedio tra quella di un conduttore e quella di un isolante: a temperature molto basse non conduce la corrente elettrica, ma la conduttività aumenta con l’aumentare della temperatura.

Silicio

Il silicio è il secondo elemento chimico più presente della Terra, si ottiene a partire dall’ossido di silicio (sabbia) e può essere lavorato per ottenere il silicio monocristallino, multicristallino e amorfo. Il silicio è un semiconduttore importante per l’industria elettronica e per il settore fotovoltaico.

Silicio cristallino

Gli atomi di silicio cristallino sono disposti secondo un reticolo cristallino regolare e orientato. Se dalla massa di silicio fuso viene estratto un monocristallo, questo può essere segato in vari wafer monocristallini e trasformato in celle solari monocristalline. Se la massa fusa viene fatta irrigidire in blocchi in maniera controllata, si formano molti cristalli orientati con il tipico aspetto simile a fiori di ghiaccio delle celle solari policristalline (multicristalline).

Silicio grezzo

Il silicio è un elemento chimico ed è il secondo per presenza nella crosta terrestre sotto forma di silice, quindi è disponibile in grandissima quantità. Il silicio grezzo, la più importante materia prima per l’economia del silicio, viene prodotto a partire dalla silice ottenuta sotto forma di quarzo.

Silicio monocristallino

Il silicio monocristallino è chiamato anche monocristallo. Questi monocristalli vengono estratti da un crogiolo contenente silicio fuso, con l’ausilio di un seme di cristallo.

Silicio policristallino

Il silicio policristallino, spesso chiamato anche silicio multicristallino, si ottiene con una fusione in grossi blocchi. Questi blocchi vengono tagliati a fette e poi ulteriormente lavorati con spessori da 300 a 500 µm circa.

Sistema a isola

Gli impianti fotovoltaici a isola sono sistemi di alimentazione elettrica indipendenti dalla rete che sono costituiti da modulo(i) solare(i), regolatore di carica, batteria(e) ed eventualmente un inverter per sistemi a isola. I sistemi a isola possono fornire solo l’energia messa a disposizione dai moduli e dagli accumulatori elettrici integrati nel sistema (di norma si tratta di “batterie”). I sistemi a isola sono quasi sempre la soluzione più elegante per l’approvvigionamento energetico quando non è disponibile un collegamento alla rete, come ad esempio nelle casette da giardino, nelle case di vacanza e nei rifugi.

Sistema di montaggio

Sistema per il fissaggio di moduli solari su tetti, facciate o superfici libere.

Smart Grid Ready

Sono definite “Smart Grid Ready” le pompe di calore per l’acqua calda che possono essere integrate in una rete elettrica intelligente. Con la combinazione di impianto fotovoltaico e pompa di calore per l’acqua calda si utilizza un inverter con un contatto a potenziale zero. All’esterno, le pompe di calore per l’acqua calda da noi offerte possono essere integrate insieme all’impianto fotovoltaico tramite un sistema di gestione energetica intelligente. L’obiettivo è utilizzare la maggiore quantità possibile di corrente solare per la produzione dell’acqua calda e accumularla temporaneamente nel serbatoio dell’acqua della pompa di calore. In questo modo si aumenta efficacemente il consumo proprio della conveniente ed ecologica corrente solare.

Spostamento di fase

Fintantoché la corrente alternata e la tensione alternata hanno un andamento sincrono, il prodotto delle due grandezze pulsanti è una potenza anch’essa pulsante con un valore medio positivo. Questa potenza è chiamata potenza attiva. Tuttavia, non appena gli andamenti sinusoidali di corrente e tensione si spostano uno rispetto all’altro, dal loro prodotto risulta una potenza con segno alternativamente positivo e negativo. In casi estremi, corrente e tensione presentano uno sfasamento temporale di un quarto di periodo: l’intensità di corrente raggiunge sempre il suo valore massimo quando la tensione è pari a zero e viceversa. Il risultato è una potenza reattiva, le quote di potenza positive e negative si annullano completamente. Questo sfasamento delle curve di corrente e di tensione è chiamato spostamento di fase e può avere due direzioni. Si forma infatti quando bobine o condensatori si trovano in un circuito a corrente alternata, come sempre si verifica. Tutti i motori o trasformatori contengono bobine che assicurano uno spostamento induttivo, mentre i condensatori producono uno spostamento capacitivo.

Strato antiriflesso

A differenza delle celle cristalline colorate, le celle cristalline “normali” hanno uno strato antiriflesso che conferisce alla cella la sua tipica colorazione blu. Questo strato devia la luce solare sullo strato sensibile alla luce, aumentando così il tasso di assorbimento e facendo apparire la cella di un colore blu scuro. Per minimizzare le perdite ottiche, su una cella solare di silicio cristallino viene munita di un sottile rivestimento antiriflesso. Quest’ultimo fa sì che nella cella penetri e possa essere assorbita una maggiore quantità di luce, poiché in sua assenza la superficie in silicio rifletterebbe il 30 per cento della luce solare. Lo spessore dello strato antiriflesso conferisce alla cella il suo aspetto colorato. Le celle solari standard sono blu perché con uno spessore dello strato corrispondente il tasso di assorbimento è massimo. Se si è disposti ad accettare le perdite di rendimento, lo spessore dello strato può anche essere variato in modo che le celle assumano colori brillanti come oro, rosso o varie tonalità del verde e del blu.

Strato conduttore di tipo N

Lo strato conduttore di tipo N è un materiale semiconduttore con carica negativa. In conseguenza di una contaminazione chimica mirata (“drogaggio”), vi predomina un eccesso di elettroni.

Strato conduttore di tipo p

Lo strato conduttore di tipo p è un materiale semiconduttore con carica positiva. In conseguenza di una contaminazione chimica mirata (“drogaggio”), vi predomina una carenza di elettroni.

Stringa (ing.: string)

Vari moduli solari vengono collegati in stringhe per ottenere il giusto intervallo di tensione per il collegamento all’inverter. Più stringhe possono essere collegate a un inverter oppure a scatole di connessione distinte del generatore.

Struttura di un impianto fotovoltaico (connesso alla rete elettrica)

Dai moduli solari, che nella loro totalità sono chiamati anche generatore solare, la corrente continua (CC) generata scorre attraverso i cavi solari fino all’inverter, che converte la corrente continua in corrente alternata (CA). Da qui attraversa appositi contatori e prosegue, tramite il collegamento alla rete dell’edificio, fino alla rete elettrica locale. Nell’inverter si trova il monitoraggio della rete. L’energia elettrica immessa dall’impianto fotovoltaico viene registrata tramite un apposito contatore di immissione. Il contatore di riferimento già presente nell’installazione domestica misura continuamente l’energia elettrica prelevata dal gestore della rete.

Supporti

I rendimenti energetici dei moduli fotovoltaici sono proporzionali all’energia solare in entrata. Per questo l’orientamento della superficie dei moduli rispetto al sole è un fattore particolarmente importante. A tale riguardo si deve distinguere tra un sistema di supporti rigido e un sistema a uno o due assi che si orienta seguendo la posizione attuale del sole. Un inseguimento è indispensabile per i moduli fotovoltaici ad alta concentrazione e porta guadagni energetici supplementari anche nei sistemi non concentrati.
In conseguenza del forte calo dei prezzi dei moduli, oggi il supporto ottimale non è più un presupposto fondamentale per una gestione economica dell’impianto fotovoltaico.

Tellururo di cadmio (CdTe)

Il tellururo di cadmio (CdTe) è un semiconduttore composito con un’elevata capacità di assorbimento. Viene utilizzato nella produzione di celle solari a film sottile. Il composto denominato tellururo di cadmio è il frutto della combinazione di tellurio e cadmio. Il vantaggio delle celle solari a film sottile in tellururo di cadmio consiste soprattutto nella buona capacità di assorbimento della luce solare , per cui il modulo a film sottile fornisce ottimi rendimenti anche in condizioni meteorologiche sfavorevoli (tempo nuvoloso, luce debole e diffusa, temperature elevate). La produzione di celle solari in tellururo di cadmio è particolarmente conveniente, ma l’impiego del cadmio comporta rischi per l’ambiente. Il cadmio, infatti, è un metallo pesante tossico e non deve penetrare nell’ambiente.

Tempo di ritorno energetico

Il tempo di ritorno energetico è chiamato anche tempo di ammortamento energetico. Indica il tempo necessario a un sistema energetico per restituire la quantità totale di energia impiegata per la sua produzione e installazione. Solo a partire da quel momento il sistema può presentare un bilancio energetico positivo.

Tensione (elettrica)

La tensione è la causa del flusso di corrente elettrica. Mentre la tensione nominale rappresenta la tensione in condizioni statiche standard (nel fotovoltaico le STC), la tensione d’esercizio indica un valore momentaneo nel funzionamento reale. Con le celle e i moduli collegati in serie, negli impianti fotovoltaici è possibile ottenere fino a 1000 V.

Tensione a vuoto (UI, UOC)

La tensione a vuoto è la tensione massima che si crea in un circuito elettrico quando la corrente I è uguale a zero. La tensione a vuoto di un modulo solare è indicata sulla scheda tecnica. Al momento della messa in servizio di un impianto fotovoltaico vengono misurate le tensioni a vuoto delle sue parti. La tensione a vuoto di un modulo solare o di un generatore solare dipende dalla temperatura dei moduli.

Tensione di ingresso

Il termine tensione di ingresso designa la tensione all’entrata dell’inverter.

Tetto inclinato

Un tetto inclinato è detto anche tetto pendente e può avere svariate coperture. La pendenza del tetto serve a un’evacuazione sicura dell’acqua piovana. I tetti inclinati non ombreggiati la cui superficie è esposta da sud ovest a sud est sono molto indicati per la produzione di corrente fotovoltaica.

Tipi di celle solari

Il materiale attualmente più usato per le celle solari è il silicio monocristallino o policristallino. Pertanto esistono celle solari di silicio monocristallino e policristallino. A metà degli anni ’70 si diffonde l’uso del silicio amorfo come materiale per il fotovoltaico. Oltre alle celle solari monostrato, attualmente sono in fase di sviluppo anche le celle solari tandem, specialmente nelle configurazioni a base di silicio amorfo e leghe di silicio amorfo con carbonio e germanio. In questo caso, varie celle con bande proibite diverse e con contatti trasparenti su ambo i lati vengono disposte una sull’altra su ambo i lati in una sequenza di strati. Un altro concetto persegue la cella solare con strato di inversione MIS (Metal-Insulator-Semiconductor). Questa cella solare deve il suo nome all’effetto di uno strato di cariche positive stabili sulla superficie di uno strato con drogaggio di tipo p. Si parla di strato d’inversione, poiché la parte dello strato p vicina alla superficie, a causa del campo elettrico che risulta dalle cariche fisse della superficie, si comporta praticamente come uno strato di tipo n, quindi è quasi invertito. Il vantaggio di queste celle consiste nel fatto che possono essere prodotte in sole sei fasi di lavoro a temperature relativamente basse, mentre le tradizionali celle monocristalline e policristalline richiedono fino a 17 singoli passaggi. Le celle a concentrazione rappresentano un’ulteriore alternativa. Le celle di questo tipo vengono gestite con una maggiore intensità luminosa. Per la concentrazione dell’irraggiamento si utilizzano sistemi di specchi e lenti. Per ottenere rendimenti energetici elevati, questi sistemi a concentrazione devono inseguire il sole. In questo caso, l’aumento della resistenza di serie che si presenta con una maggiore concentrazione dell’irraggiamento rappresenta un problema. Per questa ragione le celle a concentrazione devono avere un drogaggio particolarmente alto ed essere munite di contatti a bassissime perdite.

Tolleranza di potenza

La tolleranza indicata dal produttore relativamente alla potenza nominale di un modulo solare indica l’intervallo in cui devono rientrare le potenze dei singoli moduli solari. Per il cablaggio dei moduli solari finalizzato alla formazione di stringhe, i moduli con una tolleranza di potenza inferiore sono convenienti perché riducono gli errori di adattamento dei moduli e di conseguenza aumentano il rendimento dell’impianto fotovoltaico. Ad esempio, tolleranze molto ridotte sono comprese fra –0 e +3%.

Trasformatore

Gli inverter per gli impianti fotovoltaici convertono la corrente continua in corrente alternata conforme alla rete. Per adeguare la tensione al livello della rete, molti inverter funzionano con un trasformatore interno. Tuttavia, è possibile utilizzare un inverter anche senza trasformatore. Questi apparecchi senza trasformatore hanno un rendimento più elevato e di norma, pertanto, realizzano una resa superiore.

Volt

Unità di misura elettrica della tensione (watt, ampère)

Wafer

I wafer sono fette di silicio sottili, circolari o quadrate, con uno spessore tipico da 180 a 300 micrometri (μm). Sono alla base della produzione delle celle solari. Si distingue tra due tipi di wafer: multicristallini (detti anche policristallini) e monocristallini. La produzione avviene per entrambi i tipi mediante il taglio da appositi lingotti. A partire dai wafer, con varie fasi di lavoro successive, vengono prodotte le celle solari necessarie per la produzione dei moduli solari.

Watt

Unità di misura elettrica della potenza (volt, ampère)

Wh

Unità che indica il wattora. 1000 wattora (Wh) corrispondono a un chilowattora (kWh).

Wp

Unità che indica il watt picco. 1000 watt picco (Wp) corrispondono a un chilowatt picco (kWp)