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Come funzionano esattamente i pannelli solari fotovoltaici?

Come funzionano esattamente i pannelli solari fotovoltaici?


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I pannelli solari fotovoltaici sono diventati un luogo comune oggi. Molti tetti in tutto il mondo ne sono ora rivestiti.

Ma come funzionano effettivamente? Scopriamolo.

CORRELATI: PRO E CONTRO DELL'USO DELL'ENERGIA SOLARE

Come funzionano i pannelli solari passo dopo passo

In poche parole, i pannelli solari fotovoltaici convertono la luce del sole in elettricità. Per fare ciò sono necessari diversi passaggi, come puoi immaginare.

Il primo passo dell'intero ciclo è la generazione della luce. Il nostro Sole, un G2V (seconda stella gialla di classe G più calda, sequenza principale) e stella di terza generazione, è un gigantesco reattore a fusione nucleare.

Poiché combina gli atomi insieme sotto un'immensa pressione e temperatura al suo interno, un sottoprodotto di questo processo, a parte enormi quantità di calore (intorno 15 milioni di gradi Celsius), è una quantità abbondante di luce.

Questa luce viaggia dal sito della fusione atomica alla superficie del Sole, a volte impiegando centinaia di migliaia di anni per farlo.

Una volta raggiunta la superficie del Sole, la luce viene dispersa nello spazio circostante. La luce, come tutti sappiamo, è composta da minuscoli pacchetti, o quanti, chiamati fotoni.

Questi fotoni viaggiano nel vuoto dello spazio in tutte le direzioni, con una quantità molto piccola di esso che raggiunge la Terra. Per viaggiare in93 milioni miglia tra noi e il Sole prende, alla velocità della luce, intorno 8,5 minuti.

Ogni singola ora innumerevoli fotoni irradiano la nostra Terra offrendo enormi quantità di energia per la vita. È stato stimato che se l'umanità potesse utilizzarne la stragrande maggioranza, dovrebbe essere sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico globale per un intero anno.

Ma per farlo, abbiamo bisogno di una qualche forma di tecnologia per farlo. Una delle nostre soluzioni principali è stata lo sviluppo della cella fotovoltaica.

Questa tecnologia utilizza semiconduttori, solitamente silicio, per intrappolare e convertire questi fotoni in una corrente elettrica. I semiconduttori sono materiali che agiscono sia come conduttori elettrici che come isolanti in determinate condizioni.

Quando i fotoni del sole, di alcune centinaia di migliaia di anni, colpiscono la cella solare, staccano gli elettroni dagli atomi del semiconduttore.

Per essere utili per noi, questi elettroni devono essere raccolti o raggruppati da qualche parte per generare una corrente elettrica. Per ottenere ciò, è necessario uno squilibrio elettrico all'interno della cella fotovoltaica.

Puoi paragonarlo a una pendenza verso il basso in cui gli elettroni possono fluire nella stessa direzione. I pannelli fotovoltaici sono generalmente composti da due strati di semiconduttore

Per ottenere ciò, i pannelli PC sono composti da diversi strati semiconduttori inseriti insieme. Ciascuno strato semiconduttore è "drogato" con un altro materiale per renderli caricati positivamente o negativamente.

Il fosforo è solitamente l'agente "drogante" preferito dallo strato superiore per conferirgli una carica negativa, aliassilicio di tipo n. Il boro viene solitamente utilizzato per la parte inferiore dello strato caricato positivamente, akasilicio di tipo p.

Questa configurazione prepara la cella alla creazione di un circuito elettrico una volta che gli elettroni vengono rilasciati. Ma sono necessari altri componenti per raccogliere e trasformare questi elettroni in energia utilizzabile.

"Piastre metalliche conduttive sui lati della cella raccolgono gli elettroni e li trasferiscono ai fili. A quel punto, gli elettroni possono fluire come qualsiasi altra fonte di elettricità". - livescience.com.

Man mano che sempre più di loro fluiscono attraverso il circuito, viene generata elettricità a corrente continua che può essere utilizzata per lavori utili. Ma prima, la corrente CC deve essere convertita in corrente alternata (CA) per essere utilizzata nella maggior parte dei dispositivi elettrici della tua casa.

Per fare ciò, la corrente CC viene trasmessa a un dispositivo chiamato inverter solare. Questi non solo generano corrente alternata, ma forniscono anche una protezione dai guasti verso terra per l'array di pannelli.

Una volta in forma AC, la corrente elettrica può essere utilizzata per alimentare la miriade di dispositivi elettrici nella tua casa. Oppure, in alternativa, può essere inviato alla rete nazionale - - di solito attirando una qualche forma di remunerazione.

Ogni pannello solare è costituito da diverse celle fotovoltaiche di questo tipo e le installazioni fotovoltaiche di solito consistono in più pannelli per formare un array fotovoltaico.

Maggiore è il numero di pannelli fotovoltaici, maggiore è la matrice e maggiore è il potenziale di generazione elettrica possibile.

I pannelli solari esauriscono gli elettroni?

In parole povere no, non è possibile. Questo perché i pannelli fotovoltaici funzionano liberando elettroni dai materiali semiconduttori "drogati" all'interno della cella che formano un circuito e poi ritornano ai semiconduttori all'interno del pannello.

Lo stesso vale per qualsiasi circuito elettrico. Qui gli elettroni fluiscono come corrente elettrica attraverso un circuito chiuso.

"I circuiti non creano, distruggono, consumano o perdono elettroni. Portano semplicemente gli elettroni in circolo". - wtamu.edu.

L'intero dispositivo, se esposto alla luce solare, genera un circuito elettrico che scorre in una direzione attraverso il dispositivo fotovoltaico e i suoi componenti ausiliari.

"Gli elettroni nella parte anteriore della cella vengono raccolti da linee di griglia ultrasottili che vengono stampate sulla superficie anteriore della cella. Scorrono in sbarre collettrici più spesse (strisce metalliche o barre utilizzate per la distribuzione dell'energia elettrica), come le singole automobili nelle strade residenziali. inceppandosi in un'autostrada, tranne per il fatto che viaggiano tutti quasi alla velocità della luce!

La corrente elettrica fluisce quindi in un circuito dove cede il suo potenziale di tensione come energia elettrica. Gli elettroni esauriti continuano quindi a fluire nel circuito elettrico fino a quando non ritornano nella parte posteriore della cella solare, dove si ricombinano con i buchi che originariamente si erano lasciati dietro. "- interplaylearning.com.

Per questo motivo, le cellule non "esauriscono" mai gli elettroni. Scorrono sempre intorno e intorno al circuito creato all'interno della cella fotovoltaica.

Un potenziale di tensione viene creato dai fotoni del sole che cedono parte della loro energia nel carico del circuito. Questo poi rifluisce di nuovo nella cella solare e il processo viene ripetuto più e più volte - - fintanto che c'è la luce solare, ovviamente.

Come funzionano i pannelli solari portatili?

I pannelli solari portatili, come suggerisce il nome, sono pannelli fotovoltaici che possono essere trasportati e utilizzati in modo mobile. Differiscono dai pannelli fotovoltaici più tradizionali, che sono pesanti e ingombranti al confronto e tendono ad essere utilizzati in una configurazione statica o fissa.

La loro funzione di base è fondamentalmente la stessa degli array commerciali e domestici più grandi. Gli array FV portatili tendono ad essere più compatti e sono di dimensioni molto più piccole.

Possono anche venire con caratteristiche aggiuntive come il design pieghevole o il cavalletto e il loro aspetto estetico generale varierà ampiamente.

Tendono ad avere una capacità di generazione di energia inferiore rispetto agli array fotovoltaici più grandi e sono specificamente progettati per l'uso in campeggi o viaggi in camper. I tipici array FV residenziali possono generare intorno 30 kWh di elettricità al giorno.

Quelli portatili, d'altra parte, di solito sono in grado di generare solo tra 5 e 10% di tale importo. Ma dal momento che dovresti avere meno dispositivi elettrici su di te, a meno che non ti piaccia trascinarti dietro 40 pollici TV e Playstation 4 con te, questo dovrebbe essere più che sufficiente.


Guarda il video: Come funzionano i PANNELLI FOTOVOLTAICI? (Potrebbe 2022).


Commenti:

  1. Hefeydd

    Forse rimarrò semplicemente in silenzio

  2. Ayawamat

    Grazie per il tuo aiuto in questa materia, più semplice è, meglio è ...

  3. Ren

    Sito interessante, ma dovresti aggiungere ulteriori informazioni

  4. Afework

    Ti auguro buona fortuna al mare e ai cottage estivi vicino al mare! Non parlare senza senso! La giornata non è stata sprecata invano l'uomo stesso ha rovinato la sua felicità. Tu ed io siamo gli stessi glutei di culo. Tostare le donne: non così bravo con te, come cattivo senza di te. Grande iscrizione aerosol in ospedale: "Ehi, gay, .. Stray !!!"

  5. Derrell

    Mi piace la tua idea. Propongo di sollevarlo per una discussione generale.



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