Il sistema fotovoltaico

Dal punto di vista delle strutture di sostegno, si possono individuare due categorie, sulla base della presenza o meno di un sistema di inseguimento. In assenza di tale sistema, i pannelli sono generalmente esposti direttamente alla radiazione del sole e vincolati rigidamente ad un supporto. Ove tale supporto sia vincolato al terreno, le celle sono generalmente inclinate rispetto all'orizzonte di un angolo pari alla latitudine del sito, per massimizzare l'efficienza.

I sistemi ad inseguimento, anche detti girasole, si dividono in sistemi ad uno o due assi, a seconda del numero di assi attorno a cui può ruotare il piano su cui sono disposte le celle. Nel caso a due assi (Figura 1 e 2) l'inseguimento del sole è completo. I sistemi ad inseguimento sono generalmente dotati di elementi di controllo e attuatori per la messa in funzione dei motorini di inseguimento.

In alcuni casi, l'inseguimento é curiosamente garantito da un sistema meccanico costituito da cilindri a gas. Si sfrutta la dipendenza della pressione dalla temperatura: un gas al sole esercita maggior pressione rispetto ad un gas in ombra e determina uno spostamento del sistema sino a che entrambi i gas sono illuminati allo stesso modo. Di fatto anche l'attuatore elettronico si basa sullo stesso principio, e con la riduzione del costo dell'elettronica è possibile far eseguire a costi ininfluenti una serie di funzioni, come il raggiungimento di una configurazione di emergenza in caso di vento, una in caso di pioggia o lo scarico dell'acqua di condensa.

I sistemi a media o bassa concentrazione o con lenti (Figura 3) sono concettualmente analoghi.

I pannelli solari raccolgono sequenze di celle, collegate in serie e parallelo. Utilizzando appositi tracciati di saldatura, le celle vengono collegate insieme ("stringing").

Viene quindi costituito un sandwich di cui le celle costituiscono la parte centrale.

Vi sono varie tecnologie atte a produrre pannelli di peso e resistenza diversi.

Un sistema efficace consiste nel porre sulla superficie una lastra di vetro temperato a basso tenore di ossido di ferro che assicuri un'ottima trasmittanza e buona resistenza meccanica; tale vetro copre una lamina composta dalle celle incollate fra due fogli sigillanti, tipo acetatoviniletilenico, che assicurino isolamento dall'acqua oltre ad un isolamento dielettrico. Posteriormente si inserisce una seconda lastra di vetro o acciaio. Questo sandwich viene posto in un forno che assicura la sigillatura dei componenti ed elimina l'aria residua che, con il suo contenuto di vapor d'acqua, potrebbe causare processi di corrosione.

Si procede quindi a fissare il suddetto sandwich in una cornice, per esempio in alluminio estruso anodizzato, e si aggiunge la cassetta di giunzione.

Vi è una sostanziale differenza fra sistemi agganciati alla rete elettrica o meno.

L'energia solare primeggia in assenza della rete elettrica. È chiaro che il costo di installare una rete di distribuzione ex novo è talmente elevato da favorire gli impianti che possono produrre energia localmente. Come per la maggioranza degli altri sistemi di produzione di energia (fa eccezione per esempio il generatore diesel), è necessario prevedere un accumulo (per esempio batterie tradizionali o la pila ad idrogeno), dato che non è possibile adeguare l'offerta alla richiesta. È inoltre opportuno dotarsi di utenze che funzionano con corrente continua, perchè la conversione in corrente alternata ad alta tensione genera una serie di problemi inutili, primo fra tutti il rischio fulminamento, che trovano una loro ragion d'essere solo in quanto prodotto di una tecnologia diversa.

In passato, i grossi impianti erano rari e ubicati in aree difficili da raggiungere (Figura 13)

In presenza di una rete elettrica, l'impianto trasferisce energia alla rete, ed è dotato di un trasformatore e un contatore che contabilizza l'energia immessa. La rete pensa poi a distribuire l'energia dove necessario. Questo utilizzo della tecnologia solare è più recente e figlia dello sviluppo tecnologico.