L’energia solare rappresenta una fonte pulita, abbondante e rinnovabile che può essere sfruttata per generare elettricità e calore. I pannelli solari sono i protagonisti di questa trasformazione, ma come funzionano esattamente e quali tipologie esistono?
Se sei interessato a comprendere come l’energia solare può essere catturata e convertita per soddisfare le nostre esigenze energetiche, continua a leggere per scoprire come funzionano i pannelli solari e le diverse tipologie esistenti.
Cosa sono i pannelli solari e a cosa servono?
I pannelli solari sono sistemi che sfruttano la potenza del sole per convertire l’energia solare in altre forme di energia utilizzabili. La radiazione solare può essere convertita in energia elettrica o termica, a seconda del tipo di pannello solare utilizzato. I principali tipi di pannelli solari includono quelli fotovoltaici, termici, termodinamici e ibridi. I pannelli solari sono una fonte di energia rinnovabile e pulita, in quanto riducono l’impatto ambientale e contribuiscono alla transizione verso una società a basse emissioni di carbonio.
Le principali tipologie di pannelli solari
Come abbiamo detto, esistono tre tipologie di pannelli solari. Affrontiamoli nel dettaglio.
Pannelli solari fotovoltaici
Il solare fotovoltaico è il tipo di pannello solare più ampiamente utilizzato e conosciuto (scopri qui i produttori italiani di pannelli fotovoltaici). Ma cosa significa esattamente “fotovoltaico”? I pannelli fotovoltaici sfruttano l’effetto fotovoltaico per generare energia elettrica. Quando i raggi solari colpiscono il pannello, la superficie assorbe il calore, provocando l’eccitazione degli elettroni presenti. Se la superficie è costituita da due materiali semiconduttori diversi, si crea una differenza di potenziale che trattiene gli elettroni eccitati all’interno del materiale. I pannelli fotovoltaici sono composti da moduli fotovoltaici che includono una base di supporto, un polimero adesivo, celle fotovoltaiche realizzate con materiali semiconduttori (come il silicio monocristallino, policristallino o amorfo, arricchito con impurità come fosforo e boro), un vetro temperato e una cornice esterna. Questa tecnologia solare presenta rese energetiche che si aggirano intorno al 15-20%.
Pannelli solari termodinamici
Il solare termodinamico, noto anche come solare a concentrazione o solare termoelettrico, sfrutta il calore proveniente dalla radiazione solare per riscaldare un fluido chiamato fluido termovettore. Questo fluido termovettore, che scorre attraverso serpentine metalliche, può essere composto da oli diatermici o sali fusi. Attraverso uno scambiatore di calore, il fluido termovettore riscaldato trasferisce poi il calore a un secondo fluido, che alimenta una turbina a vapore. Il movimento del vapore viene quindi utilizzato per generare energia elettrica tramite un alternatore. A differenza dei pannelli solari fotovoltaici, il solare termodinamico funziona anche durante la notte o in presenza di cielo nuvoloso, grazie alla presenza di serbatoi dedicati all’accumulo di calore.
Pannelli solari termici
Il solare termico rappresenta un’altra opzione di impianto solare, spesso preferito nelle abitazioni domestiche al posto dei pannelli solari fotovoltaici. Come suggerisce il nome stesso, sfrutta la radiazione solare per generare calore. Questo sistema è costituito da un collettore piano, che comprende una lastra di vetro, una piastra captante, dei tubi e un materiale isolante. All’interno del collettore, scorre un fluido termovettore: una volta riscaldato, il fluido raggiunge un serbatoio chiamato accumulatore, posizionato in posizione elevata. Grazie alla circolazione naturale, basata sulla diversa densità dei fluidi, il fluido caldo tende a salire verso l’alto. Il calore accumulato nel serbatoio viene quindi scambiato con un secondo fluido, noto come fluido secondario, che rappresenta l’acqua potabile per gli usi domestici. Una volta scaldato, quest’acqua viene utilizzata come acqua calda sanitaria.
Pannelli solari ibridi
Il solare ibrido rappresenta un sistema che combina sia l’aspetto fotovoltaico che termico. Questo tipo di impianto è costituito da due strati distinti: lo strato superiore è composto da celle fotovoltaiche, che agiscono come collettore fotovoltaico, convertendo una parte della radiazione solare in energia elettrica. Nel contempo, lo strato inferiore è composto da collettori solari termici, attraverso i quali scorre un fluido termovettore. Grazie a questa configurazione, i pannelli solari ibridi sono in grado di sfruttare sia il calore residuo proveniente dai raggi solari che il surriscaldamento dei pannelli stessi. Questo permette di ottenere un rendimento complessivo combinato, che comprende sia la produzione di energia elettrica che termica, e che si attesta intorno al 50-60%. Grazie a questa capacità di generare entrambi i tipi di energia, i pannelli solari ibridi offrono un approccio altamente efficiente ed ecologico per sfruttare al meglio l’energia solare disponibile.