PRODOTTI

Informazioni

L’impiego dell’energia solare per sostituire, anche se in minima parte, l’energia elettrica da rete è oggi una realtà ancora poco sviluppata. Noi ci proponiamo per cercare di risolvere piccoli problemi privati e pubblici (illuminazione autoprodotta di numeri civici o cartellonistica stradale, punti informativi in parchi naturali o illuminazioni di piste ciclabili difficilmente raggiunte dalla rete elettrica) attraverso piccoli pannelli fotovoltaici a base di  silicio (elemento producibile attraverso la lavorazione di rifiuti elettronici). Questi piccoli pannelli, a differenza dei grandi pannelli fotovoltaici utilizzati ad esempio sui tetti delle abitazioni, non necessitano di un grande capitale finanziario iniziale, in quanto le piccole dimensioni del panello sopperiscono tranquillamente all’immagazzinamento di energia necessaria a far funzionare i nostri LED, inoltre, sempre per le sue dimensioni ha un basso impatto visivo tale da essere adatto anche nei parchi o in tutti quegli ambienti non deturpabili visibilmente. I LED sono studiati appositamente per emettere una forte luce con un consumo energetico molto basso (meno di 20 mA/h), difatti bastano solo 3 ore di sole pieno sul pannello solare per avere un’autonomia di circa 60 ore ai LED nei giorni di maltempo.

Partendo da queste piccole considerazioni sul numero civico ad energia solare possiamo dedurre che nel campo delle piccole ma molto utili applicazioni questa è la soluzione:

Le applicazioni al settore pubblico-viabilità dell’illuminazione attraverso pannelli fotovoltaici sono molteplici: dall’illuminazione dei segnali  dei nomi delle strade per agevolare gli automobilisti durante la notte, alla segnalazione di piste pedonali, ciclabili e di pericoli vari per pedoni e ciclisti, che non hanno la possibilità di illuminare con i fari le segnaletiche catarifrangenti.

Purtroppo esistono molte situazioni in cui importanti segnali stradali sono poco illuminati e pensare di costruire nuovi lampioni o altri rimedi basati sull’energia elettrica da rete è sicuramente molto dispendioso sia in denaro che in risorse, per cui un’illuminazione basata su piccoli LED a basso consumo energetico e forte potere illuminante alimentati da pannelli fotovoltaici montati sopra il cartello stesso risulta essere una soluzione ottimale, a livello economico, a livello ecologico e a livello estetico.
Questi casi sono molto presenti specialmente in montagna e nelle campagne, dove la rete elettrica non si snoda così articolata come in città.
A differenza di altri progetti simili, noi cerchiamo di unire l’utilità e la bellezza del prodotto:
alcuni pali della luce o grandi cartellonistiche autostradali per funzionare hanno bisogno di grossi pannelli solari estremamente visibili che hanno un brutto impatto visivo, i nostri pannelli solari sono perfettamente integrati nella struttura armonica e gradevole, con un bassissimo impatto visivo, tale da poter essere posto anche ad illuminazione di segnaletiche per parchi e aree verdi.

I vantaggi derivati dall’utilizzo combinato di piccoli pannelli fotovoltaici e di LED ad alta luminosità ma basso consumo energetico sono innumerevoli: servizi in più per la comunità ad un costo molto minore dell’allacciamento alla rete elettrica, riduzione dell’inquinamento (basti ricordare che questi pannelli sono costruiti in silicio, materiale recuperabile dai rifiuti elettronici, che la componentistica elettronica rispetta le normative europee Rohs  non avendo all’interno piombo e cadmio e che l’energia solare è pulita e rinnovabile), utilità senza impatto visivo con diverse applicazioni legate ad aree verdi  (per esempio illuminazione di segnaletiche informative all’interno del parco “La Mandria” o costruzione di punti informativi con PC alimentati da celle fotovoltaiche), maggior sicurezza di notte per automobilisti privati o servizi pubblici quali Croce Rossa, Vigili del Fuoco o Forze dell’Ordine.

Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico ed è usato per generare elettricità a partire dalla luce del sole. Può essere meccanicamente preassemblato a formare un pannello fotovoltaico, pratica caduta in disuso a seguito dell'aumentare delle dimensioni dei moduli, che ne hanno quindi incorporato le finalità. Può essere esteticamente simile al pannello solare termico, ma ha scopo e funzionamento profondamente differenti.

La cella fotovoltaica è l'elemento base nella costruzione di un modulo fotovoltaico, ma può venire anche impiegata singolarmente in usi specifici.
La versione più diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, è costituita da una lamina di materiale semiconduttore, il più diffuso dei quali è il silicio, e si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 4 ai 6 pollici.
Piccoli esemplari di celle fotovoltaiche in materiale amorfo sono in grado di alimentare autonomamente dispositivi elettronici di consumo, quali calcolatrici, orologi e simili.
Analogamente al modulo, il rendimento della cella fotovoltaica si ottiene valutando il rapporto tra l'energia prodotta dalla cella e l'energia luminosa che investe l'intera sua superficie. Valori tipici per gli esemplari in silicio cristallino comunemente disponibili sul mercato si attestano attorno al 15%.

Semiconduttore

I semiconduttori sono materiali che hanno una resistività intermedia tra i conduttori e gli isolanti. I semiconduttori sono alla base di tutti i principali dispositivi elettronici e microelettronici quali i transistor, i diodi e i diodi ad emissione luminosa (LED). Le proprietà dei semiconduttori diventano interessanti se vengono opportunamente drogati con impurità. Le loro caratteristiche quali resistenza, mobilità, concentrazione dei portatori di carica sono importanti per determinare il campo di utilizzo. La risposta di un semiconduttore a una portante dipende dalle sue caratteristiche intrinseche e da alcune variabili esterne come la temperatura.

Silicio

Il silicio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo Si e come numero atomico il 14. Un metalloide tetravalente, il Silicio è meno reattivo del suo analogo chimico, il carbonio. È il secondo elemento per abbondanza nella crosta terrestre, componendone il 25,7% del peso. Si trova in argilla, feldspato, granito, quarzo e sabbia, principalmente in forma di biossido di silicio, silicati e alluminosilicati (composti contenenti silicio, ossigeno e metalli). Il silicio è il componente principale di vetro, cemento, semiconduttori, ceramica e silicone.

Storia
Le principali tappe della tecnologia fotovoltaica:

• 1839 Il francese Alexandre-Edmond Bécquerel nota che "della corrente elettrica è generata durante alcune reazioni chimiche indotte dalla luce". Scopre così l'effetto fotogalvanico negli elettroliti liquidi.
• 1883 L'inventore statunitense Charles Fritz produce una cella solare di circa 30 centimetri quadrati a base di selenio con un'efficienza di conversione dell'1-2 per cento.
• 1905 Albert Einstein pubblica la sua teoria sull' effetto fotovoltaico che gli porterà il premio Nobel
• 1963 La giapponese Sharp produce i primi moduli fotovoltaici commerciali.

Effetto fotovoltaico

L'effetto fotovoltaico si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale (generalmente semiconduttore) passa alla banda di conduzione a causa dell'assorbimento di un fotone sufficientemente energetico incidente sul materiale.

Pannello solare

Il pannello solare (detto anche collettore solare) è un dispositivo atto all'accumulo dell'energia solare termica e al suo immagazzinamento per un uso successivo, da non confondere con il pannello fotovoltaico. (vedi modulo fotovoltaico).

Energia solare

Per energia solare si intende l'energia, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal Sole verso la Terra.
Ogni istante il Sole trasmette sull'orbita terrestre 1367 watt per m². Tenendo conto del fatto che la Terra è una sfera (e quindi i raggi arrivano spesso angolati) che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare sulla superficie terrestre mediato sulle 24 ore e sulle 4 stagioni è, alle latitudini europee di circa 200 watt/m².
La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa mille volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, e piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile (principalmente in elettricità) con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di costo elevato che rendono l'energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione dell'energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso dell'energia solare è un settore della ricerca molto attivo ma che, per adesso, non ha avuto risultati rivoluzionari.

Tecnologie

Due sono le tecnologie principali per trasformare in elettricità l'energia del sole:

• il pannello solare (o collettore termico) sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche (acqua e antigelo/antiebollizione), contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo

• il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce

Pannello solare

collettori termici possono essere a circolazione naturale o forzata; i primi utilizzano il moto convettivo del liquido contenuto nei pannelli per consentirne la circolazione all'interno del sistema pannello-scambiatore di calore. In questo caso il serbatoio di accumulo che contiene lo scambiatore di calore deve trovarsi più in alto del pannello.
I sistemi a circolazione forzata, invece, utilizzano una pompa che fa circolare il fluido all'interno di scambiatore e pannello quando la temperatura del fluido all'interno del pannello è più alta di quella all'interno del serbatoio di accumulo, che, in questo caso, si trova più in basso dei pannelli. Sistemi di questo tipo sono più complessi dal punto di vista dei controlli e delle apparecchiature impiegate (pompe, sensori di temperatura, valvole a tre vie, centraline di controllo), ma consentono di posizionare il serbatoio di accumulo, anche di grandi dimensioni, praticamente dove si vuole, ad esempio a terra e non sul tetto dove problemi di peso ne renderebbero difficile la collocazione

Pannello fotovoltaico

I pannelli fotovoltaici convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Questi pannelli sfruttano l'effetto fotoelettrico e hanno un efficienza di conversione che arriva fino al 32,5% nelle celle da laboratorio. In pratica, una volta ottenuti i moduli dalle celle e i pannelli dai moduli e una volta montati in sede, l'efficienza media è di circa il 15%. Questi pannelli non avendo parti mobili o altro necessitano di pochissima manutenzione. In sostanza vanno puliti periodicamente. La durata operativa stimata dei pannelli fotovoltaici è di circa 30 anni. I difetti principali di questi impianti sono il costo dei pannelli e l'immagazzinamento dell'energia. tanto per dare un'idea: se si volesse produrre coi pannelli FV il 10% dell'energia elettrica consumata in Italia, bisognerebbe investire 240 miliardi di euro solo per l'acquisto e la messa in opera dei pannelli (la stessa energia verrebbe erogata da 4 reattori nucleari che richiedono, invece, un investimento di meno di 10 miliardi di euro). Il secondo problema di questo genere di impianto è che l'energia viene prodotta istantaneamente e non può essere immagazzinata in modo semplice. Grazie a una legislazione che prevede incentivi economici all'installazione di pannelli solari e la possibilità di vendere l'energia prodotta in eccesso al gestore della rete di trasmissione, la Germania è al primo posto in Europa per la potenza elettrica prodotta da energia solare: tale quantità però soddisfa solamente meno dello 0.1% del fabbisogno nazionale tedesco ed è del tutto insufficiente a sostenere il trend crescente della domanda energetica (in Germania la prima fonte di produzione di energia elettrica è il carbone, con oltre il 50%, e al secondo posto c'è il nucleare con quasi il 30%). Analoghe iniziative, comunemente note come Conto Energia o Feed-in tariff, sono state intraprese da diversi stati europei, tra cui l'ultima in ordine cronologico è l'Italia, mediante il Decreto Interministeriale 28/07/2005 pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 181 del 05/08/2005, spesso chiamato Decreto Scajola, a seguito del ministro preposto al Ministero delle Attività Produttive al momento della sua emanazione. Va aggiunto che i limiti in termini di kwatt imposti al decreto lo hanno in pratica reso inutilizzabile dalla maggioranza delle persone ed enti che presentarono la domanda a tempo debito,impedendo in pratica,per ora, l'avvio di un processo produttivo legato alla diffusione e l'uso dei pannelli fotovoltaici in Italia.

Utilizzi
Attualmente i pannelli solari vengono utilizzati per fornire acqua calda e riscaldamento ad abitazioni e piccoli complessi. Si è tentato di realizzare delle centrali solari che utilizzando turbine convertissero il calore immagazzinato in energia elettrica ma questi esperimenti sono sostanzialmente falliti per la bassa resa di queste centrali rapportate con gli alti costi di gestione e con la discontinuità della fornitura elettrica. I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati prevalentemente per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche (sonde spaziali, ripetitori telefonici in alta montagna, ecc) o con richieste energetiche talmente ridotte che un allacciamento alla rete elettrica risulterebbe antieconomico (segnaletica stradale luminosa, parchimetri, ecc). Ovviamente questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di assorbire la corrente elettrica prodotta in eccesso durante la giornata per rifornire le apparecchiature durante le ore notturne e durante i periodi nuvolosi.
Con le attuali tecnologie i pannelli fotovoltaici sono sensibili anche alla radiazione infrarossa (invisibile) dei raggi solari e dunque producono corrente anche in caso di tempo nuvoloso e pioggia. La quantità d'energia erogata è tuttavia variabile e difficilmente prevedibile, questa discontinuità rende difficile soddisfare in ogni momento la domanda di corrente,a meno di una produzione con un largo margine di sicurezza al di sopra dei picchi annuali di domanda.
Perciò solare ed eolico sono impianti intermittenti che forniscono energia in modo discontinuo, essendo però il picco di produzione degli impianti ad energia solare in estate esso riesce a controbilanciare la maggiore domanda domestica dovuta ai condizionatori. L'installazione di pannelli fotovoltaici ha avuto il suo massimo sviluppo in Germania grazie ad una legislazione favorevole per la quale chi produce energia in eccesso la rivende al fornitore elettrico, che l'acquista allo stesso prezzo per kwora. In pratica il cittadino paga in bolletta la differenza fra quanto consuma e quanto eroga all'ente elettrico. Se il saldo è positivo ottiene un accredito. Analoga legislazione è stata recentemente ottenuta anche in Italia: infatti il 19 Settembre 2005 è entrato in vigore il cosiddetto "conto energia", DL 387/2003 (che recepisce la direttiva europea 2001/77/CE).
Il solare fornisce solamente lo 0.1% della potenza prodotta in Germania (equivalente al 2-3% italiano); e non è pertanto una fonte primaria della politica energetica. L'eolico è l'energia meno costosa (per Kwh), ma non è probabilmente in grado di creare analoghi livelli occupazionali.

Futuro
Attualmente la maggior parte degli studi si concentrano su nuove generazioni di celle fotovoltaiche dotate di una maggior efficienza di quelle attuali o su celle fotovoltaiche dotate di un'efficienza simile a quella delle celle attuali ma molto più economiche. Studi più ambiziosi puntano alla realizzazione di centrali solari orbitanti. Queste centrali dovrebbero raccogliere i raggi solari direttamente nello spazio e trasmettere la potenza assorbita sulla Terra per mezzo di microonde o raggi laser. Gli attuali progetti di costruzione prevedono l'installazione di queste centrali nel 2040.
La tecnologia fotovoltaica è indicata per produrre elettricità in zone isolate, mediante la realizzazione di piccoli impianti. Attualmente l'evoluzione tecnologica rende possibili anche impianti tipicamente energetici avvalendosi di sistemi ibridi, come ad esempio fotovoltaico e termico.
A Brindisi, in Puglia, verrà realizzato il parco fotovoltaico più grande d'Europa (con potenza di 11 MW). Il gruppo industriale incaricato della costruzione verrà affiancato dalle Università della Puglia. L'impianto dovrebbe entrare in funzione nel 2010, sul sito dell'ex- polo petrolchimico.