Sistemi Fotovoltaici: Tipologie di Impianti e Componenti della Radiazione Solare

Applicazioni di Impianti Solari Fotovoltaici

Un certo numero di apparecchi elettrici possono essere forniti da dispositivi fotovoltaici, che possono essere classificati in due gruppi principali:

1. Applicazioni Isolate dalla Rete (Stand-alone)

Queste sono installazioni autonome, in cui la generazione di energia elettrica è utilizzata per l'autoconsumo. All'interno di questi sistemi si possono trovare:

• Applicazioni Spaziali
• Elettrificazione Rurale, con sistemi individuali.
• Illuminazione Captive Fotovoltaica.
• Pompaggio dell'Acqua: Questa è una delle principali applicazioni del fotovoltaico. Il suo principale vantaggio è che non necessita di batterie, dal momento che l'energia solare viene trasformata in acqua ad alto potenziale. Questi sistemi sono affidabili, consentendo una distribuzione su larga scala (alcune migliaia in tutto il mondo). Il generatore di potenza è di solito tra 1 e 10 kWp, con un range di applicazioni tra i 500 e i 4.000 m⁴/giorno.
• Telefonia e Telecomunicazioni.
• Sistemi di Protezione Catodica.

2. Applicazioni in Connessione con la Rete (Grid-connected)

L'elettricità è generata nelle ore diurne e viene immessa nella rete. Può essere:

• Sistemi Montati
• Impianti negli Edifici (Integrazione Architettonica): La tecnologia è modulare, è possibile adattare i pannelli a diverse strutture di sostegno, incluso l'edificio stesso, in modo che l'edificio determini la forma della struttura. Questo tipo di installazione è più importante in paesi come la Germania e il Giappone, essendo in quest'ultimo la più grande installazione in un edificio costruita nella fabbrica Sharp, con 5,21 MWp installati. Il vantaggio di queste strutture è che non occupano spazio destinato ad altri usi, anche in aree densamente popolate, una possibilità che offre solo il fotovoltaico, a differenza di altre energie rinnovabili che richiedono spazi aperti per l'installazione. Se l'impianto è progettato insieme al resto dell'edificio, è possibile integrarlo completamente, e può anche avere altri ruoli come un patio coperto o luci a tenda.
• Altre Strutture: Strutture come le barriere fonoassorbenti sulle autostrade o sui brani ferroviari, o le coperture dei parcheggi.

Concetto di Radiazione Globale e le sue Componenti

La radiazione che raggiunge la parte esterna dell'atmosfera, chiamata radiazione extra-atmosferica, è uniforme, ma attraversandola interagisce con i suoi componenti, subendo fenomeni di riflessione, scattering (diffusione) e assorbimento. Per questo motivo, la radiazione arriva con meno potenza, e si aggiunge lungo il percorso una componente chiamata diffusa, che proviene dal resto della sfera celeste.

Il generatore fotovoltaico cattura, oltre a queste due componenti, la radiazione riflessa sul terreno, conosciuta come radiazione albedo.

Componenti della Radiazione Globale

Con l'aggiunta di questi tre elementi:

• Diretta (B)
• Diffusa (D)
• Albedo (R)

si ottiene la Radiazione Globale. Esistono strumenti di misura della radiazione globale, chiamati piranometri.