Moduli fotovoltaici

Le celle solari, prodotto intermedio dell’industria fotovoltaica, sono in grado di fornire valori di tensione e corrente limitati in rapporto a quelli normalmente richiesti dagli apparecchi utilizzatori. Questi strumenti appaiono fragili, non isolati in termini di elettricità e privi di supporto meccanico.  Le celle vengono, quindi, assemblate in modo opportuno a costituire un’unica struttura : il modulo fotovoltaico.
 

Un modulo fotovoltaico è un dispositivo capace di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica è impiegato come generatore di corrente quasi puro in un impianto fotovoltaico.
Il modulo è un struttura robusta e maneggevole, in grado di garantire molti anni di funzionamento anche in condizioni ambientali difficili.
 
Le tecnologie di realizzazione più comuni sono:
    * moduli cristallini: mono e poli;
    * moduli in film sottile.


La tecnologia del silicio cristallino, utilizza i due stati mono e policristallino ed è quella che ha oggi la maggior diffusione commerciale : il monocristallino ha rendimenti di conversione del 15-17 %, mentre il policristallino, a fronte di costi leggermente più bassi, presenta rendimenti del 12-14%.
La secondo tecnologia, quella a “film sottile” sfrutta la deposizione (ad esempio su vetro) di un sottilissimo p strato di materiali semiconduttori, in pratica il silicio amorfo ed alcuni semiconduttori composti policristallini.
Tale tecnologia punta sulla riduzione del costo della cella e sulla versatilità d’impiego (ad esempio la deposizione su materiali da utilizzare quali elementi strutturali delle facciate degli edifici), anche se resta da superare l’ostacolo rappresentato dalla bassa efficienza.
Inoltre per produrre i  moduli fotovoltaici mono-multicristallini, viene spesa molta energia, e quindi ogni modulo impiega anche 3-6 anni (per il prodotto in silicio amorfo ne occorrono 2-3 anni ) per restituire la sola energia che è stata impiegata per essere prodotto, mentre nell'arco della sua vita ne produrrà 4-8 volte di più.
 
I moduli in commercio attualmente più diffusi (con superficie attorno a 0,5 m²), che utilizzano celle al silicio mono e policristallino, prevedono tipicamente 36 celle collegate elettricamente in serie.
Il modulo così costituito ha una potenza che va dai 50 agli 80 Wp, a seconda del tipo e dell’efficienza delle celle, e tensione di lavoro di circa 17 volt, che ne permette l’accoppiamento con gli accumulatori da 12 Vcc (volt in corrente continua) nominali.
Il modulo rappresenta il componente elementare di qualsiasi tipo di sistema fotovoltaico. Un insieme di moduli, collegati elettricamente in serie in modo da fornire la tensione richiesta, costituisce una stringa. Più stringhe collegate generalmente in parallelo, per fornire la potenza richiesta, costituiscono il generatore fotovoltaico. Gruppi di moduli fotovoltaici montati su una stessa struttura di sostegno costituiscono un pannello.
La struttura di sostegno, orientata lungo l’asse Est-Ovest, sarà progettata in modo da rispondere ad esigenze di basso costo ed alta affidabilità che ne garantiscono la durata.
 
La fabbricazione di un modulo fotovoltaico
Il processo di fabbricazione dei moduli è articolato in varie fasi : si ha una prima fase di connessione elettrica alla quale segue una di incapsulamento, il montaggio della cornice ed infine della scatola di giunzione.  
La prima fase di connessione elettrica consiste nel collegare in serie-parallelo le singole celle per ottenere i valori di tensione e di corrente desiderati.
Al fine di ridurre le perdite per disaccoppiamento elettrico è necessario che le celle di uno stesso modulo abbiano caratteristiche elettriche simili tra loro.
Nella seconda fase di fabbricazione del modulo, l’incapsulamento , si ha il compito di inglobare le celle fotovoltaiche tra una lastra di vetro e una di plastica, tramite laminazione a caldo di materiale polimerico.
E’ importante che l’incapsulamento, oltre a proteggere le celle, sia trasparente alla radiazione solare, stabile ai raggi ultravioletti e alla temperatura, abbia capacità autopulenti e consenta di mantenere bassa la temperatura delle celle.
Tendenzialmente si può affermare che la vita di una cella solare è infinita; è pertanto la durata dell’incapsulamento a determinare la durata di vita del modulo fotovoltaico, oggi stimabile in 25-30 anni.
Infine il montaggio della cornice conferisce al modulo maggiore robustezza e ne consente l’ancoraggio alle strutture di sostegno.
 
Parametri per la valutazione di un modulo fotovoltaico
Per l’acquisto di un prodotto fotovoltaico correttamente funzionante e idoneo alla nostre esigenze, è utile conoscere e capire quali possono essere i parametri giusti per valutarlo e comprenderne le effettive qualità.
 
EFFICIENZA DEL MODULO FOTOVOLTAICO : Rappresenta la quantità di energia, espressa in percentuale, che il modulo riesce realmente a convertire in potenza utile sotto determinate condizioni standard di irraggiamento (1000W/cm2), temperatura (25°C) e spettro (1.5 AM).  Moduli ad alta efficienza saranno quindi in grado di ridurre, a parità di potenza prodotta, la superficie di installazione.
 
NOCT (NORMAL OPERATING CELL TEMPERATURE) : Il valore si riferisce alla temperatura che il modulo fotovoltaico raggiunge quando viene investito da una radiazione pari a 800 W/mq ed è investito da un moto d'aria pari a 1 m/s ad una temperatura ambiente di 25 °C. Più questa è bassa e meno il modulo scalderà, rendendo di più in termini di potenza prodotta all'aumentare della temperatura.
 
TK Pmax : Il coefficiente, indica in percentuale quanta potenza in meno viene prodotta da un modulo fotovoltaico all'aumentare di 1°C della temperatura di esercizio a partire dalla temperatura in condizioni standard di test di 25°C.
Sempre preceduto dal segno negativo, più è vicino allo 0 il suo valore, meglio il modulo fotovoltaico si comporterà all'aumentare della temperature.
 
Smaltimento dei moduli fotovoltaici
Attualmente la maggiore preoccupazione delle aziende e degli utenti è rispettivamente  quella di realizzare ed acquistare moduli fotovoltaici sempre più innovativi, convenienti ed efficienti.
Sta però iniziando a diffondersi anche un’importante e concreta preoccupazione, ovvero quella relativa allo smaltimento dei moduli fotovoltaici : come deve avvenire? Sarà un problema farlo?
Per comprendere la pericolosità dello smaltimento dei moduli fotovoltaici bisogna innanzitutto conoscerne i materiali e la formazione.
Come noto i moduli sono costituiti da materiali non pericolosi e non particolarmente complessi da smaltire :
- Celle Fotovoltaiche in Silicio (o altro materiale)
- Uno strato di Tedlar
- Uno strato di EVA
- Cornice in alluminio anodizzato
- Vetro Temperato

Per tale scopo è stata stesso l’industria fotovoltaica a creare risposte concrete ed affidabili, nel 2007 infatti è stato creato un consorzio europeo PV CYCLE con l’obiettivo di promuovere e realizzare il riciclo ed il riutilizzo dei pannelli fotovoltaici a loro fine vita.
L’obiettivo preposto dal consorzio è quello di raccogliere almeno il 65% dei moduli fotovoltaici installati in Europa a partire dal 1990 e riciclarne l’85% dei materiali.
 
Alcune aziende italiane specializzate nella produzione di moduli fotovoltaici:
Solarit Srl di Padova
L’azienda, con sede a San Pietro in Gù (Padova), si rivolge a progettisti ed installatori come fornitore qualificato di componenti ed applicazioni fotovoltaiche. All’interno della propria gamma offre infatti moduli fotovoltaici delle principali case produttrici, con caratteristiche di elevata efficienza, assoluta affidabilità e massima durata nel tempo e con potenze che variano da 5 a 240 Wp.
 
SUNERGY s.a.s. di Lecce
Grazie a una linea di produzione stremamente flessibile, Sunergy progetta e realizza moduli fotovoltaici personalizzati nelle forme e nelle potenze per adattarsi al meglio ad utilizzi particolari come sistemi di illuminazione e segnalazione stradale, sistemi di alimentazione stand alone di apparecchiature quali totem pubblicitari, parchimetri, sbarre e cancelli automatici, sistemi fotovoltaici di pompaggio acqua.
Sunergy collabora attivamente con  numerose aziende italiane la realizzazione di moduli fotovoltaici da utilizzare nell'ambito di prototipi e di nuovi prodotti fotovoltaici da immettere sul mercato.
 
Terasol di Torino
Terasol si rivolge ad operatori del settore che intendono acquistare moduli fotovoltaici di qualità ai migliori prezzi di mercato.
Tutti i prodotti proposti a catalogo sono il risultato di un approfondito lavoro di selezione, che consente ai nostri clienti di scegliere con tranquillità, soluzioni e performance fra diverse tecnologie produttive di differenti aree geografiche.
 
Solarday S.p.A. di Mezzago (Monza Brianza)
Solarday S.p.A., è una società specializzata nella produzione di moduli fotovoltaici in silicio policristallino.
Solarday, certificata ISO 9001-2008 e OHSAS 18001-2008, realizza prodotti di alta qualità e dalla massima affidabilità attraverso processi produttivi all’avanguardia, un sistema di apparecchiature industriali di ultima generazione e la collaborazione di personale tecnico altamente specializzato dedicato alla Ricerca e Sviluppo sia a livello di prodotto che di processo.
 
Eurener Italia s.r.l. di Bergamo
La Eurener fabbrica sia moduli monocristallini che policristallini con le seguenti caratteristiche:
PARTICOLARI COSTRUTTIVI
- Cellule monocristalline e policristalline ad alta efficienza (15,0% - 16.8%)
- Diodi di by-pass Schottky incorporati, protezione schermatura parziale
- Connettori tipo Multi-Contact
- Vetro temperato 4mm spessore extra chiaro ad alta trasmissività
PARTICOLARI PRODUTTIVI
- Analisi interna trimestrale del contenuto di gel dei laminati
- Flash test per misurazione della curva I-V di ciascun modulo
- Misurazione e controllo dei parametri Isc e Uoc in 3 punti intermedi della catena di produzione
- Prova esterna di ogni modulo fotovoltaico in organismi quali SUPSI (Svizzera) e CENER (Spagna).
I moduli Eurener godono di lunghi periodi di Garanzia: 10 anni per i moduli fotovoltaici per qualsiasi difetto di fabbricazione. 12 anni per 90% potenza installata. 25 anni per 80% potenza installata
 
Sorgenia Solar di Roma
Attualmente l’azienda romana Sorgenia Solar: 
- produce e commercializza moduli fotovoltaici certificati e componenti elettrici ed elettronici
- acquisisce celle e moduli fotovoltaici attraverso accordi diretti con i principali produttori internazionali
- progetta e realizza impianti fotovoltaici e solari termici. I moduli fotovoltaici di produzione Sorgenia Solar rispondono ai requisiti di qualità previsti dalla certificazione IEC 61215, sono costituiti da celle di diverse tipologie (monocristalline e muticrististalline) e si suddividono in diverse classi di potenza (da 165 kWp a 225 kWp).

La capacità di produzione attuale di moduli Sorgenia Solar di 4 MW annui, potenza che sarà notevolmente aumentata ampliando la linea produttiva fino al aggiungimento dei 20 MW.
 
AZIMUT S.r.l. di Vicenza
Finalità del gruppo di Vicenza è quella di ottenere con i moduli fotovoltaici AZIMUT prodotti che attribuiscano a questa categoria la prestigiosità tipica del made in italy. La linea produttiva automatizzata, gli elevati standard qualitativi e la professionalità del personale tecnico pongono i moduli AZIMUT tra i migliori produttori di moduli fotovoltaici presenti sul mercato.
 
Brandoni Solare S.p.A. di Ancona
Brandoni Solare è la giovanissima azienda tutta italiana, che nasce a Castelfidardo nel 2007, come produttrice di moduli fotovoltaici in silicio policristallino di ultima generazione.
La qualità del modulo FV Brandoni Solare nasce dalla particolare cura nella scelta dei materiali che lo compongono. Le materie prime sono state tutte selezionate dopo accurati test sulle loro performance all’interno del processo produttivo specifico realizzato dalla Brandoni Solare. I produttori di tali materie prime sono produttori affidabili, tedeschi ed italiani, da tempo nel settore del solare e con una lunga esperienza nel settore.
La linea di produzione ad alta tecnologia permette di raggiungere il massimo grado di standardizzazione del modulo. Solo la Brandoni Solare è in grado di offrire ai propri clienti i parametri elettrici specifici di tutti i moduli in produzione e non solo i loro valori nominali.
 
S.D.L. Energy di Ragusa
Forte di questa esperienza, la S.D.L. Energy si propone con tutto il suo know-how presso i nuovi stabilimenti nella Zona industriale di Ragusa, in Sicilia, in un’area di 3200 MQ, con la realizzazione del più grande impianto del sud Italia, quarto in Italia per la produzione di moduli fotovoltaici in silicio policristallino e monocristallino.
L’azienda siciliana è specializzata nella produzione di moduli fotovoltaici ad alta efficienza in silicio monocristallino e policristallino.
I moduli sono realizzati secondo le normative IEC 61215, IEC 61730 e CE, inoltre sono certificati da primari laboratori di certificazioni Italiani ed Europei: Eurotest e TUV che ne attestano la qualità ed efficienza.
Il controllo di qualità è effettuato durante ogni singolo processo della catena di produzione, test iniziali sulle materie prime e finali sul modulo finito, garantiscono la massima affidabilità di rendimento nel tempo.
 
FONTE : ENEA
 
 

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