Negli ultimi anni, le fonti rinnovabili hanno conosciuto una crescita costante. Questa diffusione è dovuta non solo all’urgenza di contrastare il cambiamento climatico, ma anche alla loro convenienza economica. A differenza delle fonti energetiche tradizionali, infatti, come carbone o gas naturale, le rinnovabili non richiedono l’acquisto di combustibili. La loro energia deriva direttamente da fonti quali: il sole, il vento, l’acqua, già presenti in natura. Non bisogna quindi estrarre, trasportare o bruciare nulla: serve solo la tecnologia giusta per trasformare queste fonti in elettricità. Il fotovoltaico, in particolare, è la tecnologia che consente di trasformare la luce del sole in energia elettrica. In questo articolo vedremo in modo semplice, senza addentrarci troppo nei dettagli tecnici, come funziona un impianto fotovoltaico, quali sono i suoi componenti principali e che ruolo svolgono.
Il cuore dell’impianto: il pannello fotovoltaico
L’elemento base di ogni impianto fotovoltaico è il pannello solare, composto da più celle fotovoltaiche. Queste celle sono sottili piastre di silicio, un materiale semiconduttore naturalmente presente in natura. Quando il silicio viene trattato in modo specifico, acquisisce la capacità di convertire la luce solare in energia elettrica attraverso un fenomeno chiamato effetto fotovoltaico.
L’effetto fotovoltaico
In pratica, quando la luce del sole colpisce la superficie della cella, l’energia contenuta nei fotoni stimola gli elettroni presenti negli atomi di silicio, attivando un processo noto come “eccitazione”. Questo significa che gli elettroni acquistano abbastanza energia da potersi liberare dal legame con il nucleo dell’atomo e iniziare a muoversi. È proprio questo movimento di elettroni che genera corrente elettrica.
Il circuito elettrico e la corrente continua
Per ottenere un flusso continuo di elettroni – e quindi una vera e propria corrente – le celle vengono collegate tra loro in serie, formando un circuito elettrico. Quando il pannello è esposto alla radiazione solare, si attiva questo processo di eccitazione su larga scala e si genera un flusso ordinato di elettroni, che costituisce corrente continua (DC). Questo è il primo passo dell’intero sistema: trasformare l’energia solare in elettricità sfruttando le proprietà fisiche del silicio.
Dalle celle alla stringa
Una volta che le celle all’interno del pannello hanno generato energia elettrica sotto forma di corrente continua (DC), si passa allo step successivo: la stringa fotovoltaica. Una stringa non è altro che un gruppo di pannelli collegati in serie, cioè uno dopo l’altro, in modo da sommare la tensione prodotta da ciascun pannello. All’interno di questa stringa, la corrente generata scorre attraverso cavi elettrici che la conducono verso i componenti successivi dell’impianto. A questo punto, abbiamo effettivamente prodotto energia elettrica, ma non è ancora pronta per essere utilizzata nelle nostre case. Infatti, gli elettrodomestici e gli impianti domestici funzionano in corrente alternata (AC), non in corrente continua.
Per comprendere davvero come funziona un impianto fotovoltaico, è utile seguire il percorso dell’energia elettrica dalle celle solari fino all’utilizzo finale nelle abitazioni. Quindi, parliamo adesso di inverter e trasformatore.
L’inverter e il trasformatore
Il ruolo dell’inverter
L’inverter è un’apparecchiatura fondamentale che ha il compito di convertire la corrente continua in corrente alternata, rendendo l’elettricità compatibile con le nostre reti domestiche. Gli inverter moderni hanno un’alta efficienza e riescono a svolgere questa conversione con perdite minime di energia.
Il trasporto dell’energia: attenzione alle perdite
Una volta trasformata in corrente alternata, l’energia deve essere trasportata fino alle abitazioni. Tuttavia, c’è un problema da considerare: le perdite lungo i cavi. Quando la corrente elettrica viaggia attraverso i cavi, una parte dell’energia si disperde sotto forma di calore. Più è alta la corrente, maggiore sarà il riscaldamento dei cavi, e quindi maggiore la perdita di energia. Per ridurre al minimo queste perdite, si utilizza un altro dispositivo: il trasformatore.
Il compito del trasformatore
Il trasformatore è collegato direttamente all’inverter e ha il compito di aumentare la tensione dell’energia elettrica. Ma cosa significa? In parole semplici, si può immaginare la corrente come il numero di elettroni che scorrono, e la tensione come l’energia che ogni elettrone possiede. Aumentando la tensione, è possibile ridurre la quantità di corrente necessaria per trasportare la stessa quantità di energia. Questo riduce il calore nei cavi e, quindi, le perdite. Una volta che l’elettricità ha viaggiato per chilometri attraverso la rete ad alta tensione, arriva vicino alle abitazioni. A questo punto, un secondo trasformatore abbassa di nuovo la tensione, portandola a un livello sicuro e utilizzabile per alimentare i dispositivi domestici: lavatrici, frigoriferi, computer e così via.
Dal sole alla presa, il viaggio dell’elettrone
Seguire il percorso dell’elettrone – dal momento in cui viene “liberato” dalla luce del sole nel pannello fotovoltaico fino a quando accende la lampadina di casa nostra – è stato un modo semplice e, speriamo, efficace per raccontare un sistema in realtà molto complesso. È importante sottolineare che, nella realtà, i processi tecnologici ed elettrici coinvolti sono molto più articolati. Nonostante ciò, riteniamo fondamentale raccontare e diffondere la conoscenza sulle energie rinnovabili, perché rappresentano una risposta concreta e sostenibile alle sfide ambientali ed economiche del nostro tempo. Il fotovoltaico, in particolare, dimostra come sia possibile produrre energia pulita partendo da ciò che la natura ci offre gratuitamente: la luce del sole.
Capire anche solo a grandi linee come funziona un impianto fotovoltaico e la tecnologia che lo supporta, può aiutarci a compiere scelte più consapevoli, come cittadini, consumatori e abitanti di un pianeta che ha sempre più bisogno di soluzioni intelligenti e sostenibili.
Fonte immagine: Da Freepik di Wirestock
