La conversione diretta dell'energia solare in energia elettrica utilizza il fenomeno fisico, tipico di alcuni semiconduttori opportunamente trattati, di generare elettricità se esposti alla radiazione luminosa, denominato effetto fotovoltaico. Quando un raggio luminoso, infatti, colpisce un sottile strato di questi semiconduttori, i fotoni, le particelle di energia che compongono il raggio, trasferiscono la loro energia agli elettroni del materiale che immediatamente cominciano a muoversi in una direzione precisa, creando una corrente elettrica continua. La conversione della radiazione solare in corrente di elettroni avviene nella cella fotovoltaica, costituita da un sottile strato opportunamente trattato di materiale semiconduttore, generalmente silicio, che viene poi assemblato in un'unica struttura: il modulo fotovoltaico.

Tipologie di Impianti Fotovoltaici

Gli impianti fotovoltaici possono essere divisi in due grandi categorie: gli impianti connessi alla rete (grid-connected) e gli impianti isolati (stand-alone).

Gli impianti grid-connected sono collegati alla rete elettrica di distribuzione e realizzano, con quest'ultima, uno scambio bidirezionale di energia: nelle ore di luce l'utenza consuma l'energia elettrica prodotta dal proprio impianto mentre, quando non c'è la luce o l'intensità della radiazione luminosa non è sufficiente per permettere all'impianto di produrre energia elettrica o ancora quando l'utenza richiede più di quanta energia l'impianto possa produrre, è la rete elettrica a garantire la fornitura dell'energia necessaria. In tal senso si può affermare che la rete svolge il compito di batteria di accumulo per il sistema fotovoltaico. Dall'altro lato, se l'impianto produce più energia di quella richiesta dall'utenza,il surplus può essere immesso in rete. In questo caso si parla di cessione delle "eccedenze" alla rete elettrica locale.

I principali componenti che costituiscono un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

•  Moduli Fotovoltaici

•  Inverter per la connessione di rete

•  Dispositivo di Interfaccia con Rete elettrica

•  Contatore di energia bidirezionale

I Moduli Fotovoltaici trasformano l'energia elettrica in energia solare.

L'Inverter trasforma la corrente continua proveniente dai moduli in corrente alternata.

Il Dispositivo di Interfaccia con la Rete interrompe l'immissione di corrente in rete se la tensione o la frequenza della corrente immessa differiscono da quelle di rete.

Il contatore di energia misura l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico.

Gli impianti stand-alone, invece, sono così denominati perchè non sono collegati alla rete elettrica. In questo tipo di impianti l'energia prodotta nelle ore diurne dai moduli fotovoltaici alimenta direttamente il carico elettrico: quella in eccesso viene accumulata da batterie che la rendono disponibile nei periodi in cui non viene prodotta corrente elettrica. Questi impianti rappresentano la soluzione più idonea per soddisfare la richiesta d'energia di utenze isolate per le quali il costo di allacciamento alla principale risulta certamente alto.

I principali componenti che costituiscono un impianto fotovoltaico isolato sono:

•  Moduli Fotovoltaici

•  Regolatore di Carica

•  Sistemi di Accumulo (batterie di accumolo)

•  Inverter

I Moduli Fotovoltaici trasformano l'energia elettrica in energia solare.

Il Regolatore di Carica, posto tra i moduli e gli accumulatori, serve a preservare questi ultimi da un eccesso di carica ad opera del generatore fotovoltaico e da un eccesso di scarica dovuto dall'utilizzatore.

I Sistemi di Accumulo (batterie) immagazzinano l'energia prodotta in eccesso per alimentare l'utenza nelle ore notturne.

L'Inverter trasforma la corrente continua proveniente dai moduli o dagli accumulatori in corrente alternata.