Fotovoltaico: come funziona?

I pannelli solari che oggi ci permettono di ottenere energia pulita dal sole hanno alla base teorie di fine ‘800. Già dal 1839 infatti il così detto ‘effetto fotovoltaico’ venne osservato dal fisico A. E. Becquerel. Nel 1905 Albert Einstein pubblicò la sua teoria per spiegare l’effetto fotoelettrico, che comprendeva anche l’effetto fotovoltaico, e ricevette il Nobel nel 1921. I nomi parlano chiaro: ‘foto’, dal greco, significa ‘luce’ e voltaico, da ‘volt’ unità di misura per il potenziale elettrico, deriva dal nome del fisico Alessandro Volta. Quindi dalla luce si ottiene energia elettrica.
Ovviamente la teoria è molto complessa, ma per capire di cosa si tratta due parole vanno spese. Il sole ci manda le sue onde elettromagnetiche che sentiamo sotto forma di calore e vediamo sotto forma di luce. Einstein osservò che queste onde erano in grado di stimolare alcuni meteriali cedendogli energia. In particolare venivano eccitati gli elettroni presenti sullo strato più superficiale. In specifiche condizioni questi elettroni cominciavano a muoversi, generando appunto una corrente elettrica.
Gli studi e le tecnologie sono andati avanti e abbiamo raggiunto risultati che Einstein forse neanche immaginava. Oggi infatti possiamo produrre sia energia elettrica che acqua calda sanitaria utilizzando il sole.

Dobbiamo quindi distinguere le due tipologie di pannelli: quelli fotovoltaici producono energia elettrica mentre i pannelli o collettori solari generano calore che viene usato per produrre acqua calda sanitaria o per il riscaldamento. Dunque i due impianti avranno diversi componenti. Vediamoli entrambi.

I pannelli fotovoltaici sono composti da celle fotovoltaiche collegate tra loro in grado di trasformare la luce del sole in energia elettrica. Le celle, di spessore molto sottile, sono costruite principalmente in silicio (l’elemento più presente sulla crosta terrestre dopo l’ossigeno). Tramite le celle viene prodotta una ‘corrente elettrica continua’ che, passando attraverso un dispositivo (invertitore) verrà trasformata in ‘corrente alternata’, quella che utilizziamo nelle nostre case. Si possono realizzare sia impianti isolati, che quindi riforniscono una singola abitazione, oppure possiamo immettere nella rete elettrica locale l’energia prodotta in eccesso rispetto ai nostri bisogni.

I pannelli solari invece, sono formati da tubi in rame posti in un involucro isolato termicamente e ricoperto nella parte superiore da una lastra di vetro. Quest’ultima viene attraversata dal sole ed impedisce che le radiazioni fuoriescano (effetto serra). Nei tubi circola il ‘fluido termovettore’ che scaldandosi trasferisce calore al serbatoio di acqua sanitaria o al fluido in circolo nei termosifoni. Per isolare ancora maggiormente il sistema dalla temperatura esterna, soprattutto in luoghi dai climi molto rigidi, le tubazioni vengono fatte passare in condotti di vetro nei quali viene creato il vuoto (pannelli solari sottovuoto).
Le tecnologie su cui si basano questi pannelli sono peraltro relativamente semplici tanto che addirittura, con i giusti dispositivi, è possibile costruirne uno da soli. Esistono manuali fai-da-te e vari esempi sul web, proprio per rendere ancora più protagonista il singolo cittadino nella lotta contro il cambiamento climatico.

Utilizzare un pannello solare o uno fotovoltaico vuol dire rinunciare ai combustibili fossili, rispettare il pianeta, utilizzare una risorsa illimitata, che non inquina e soprattutto è disponibile per tutti gratuitamente.