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Efficienza dei pannelli solari nel 2023

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Come si misura l'efficienza dei pannelli solari?

L'efficienza di qualsiasi cosa calcola il grado di conversione degli input in output. Nel caso dell'efficienza dei pannelli solari, essa misura la capacità dei pannelli solari di convertire la luce solare intrappolata in elettricità. Con il progresso tecnologico, l'efficienza è migliorata nel tempo; oggi è possibile ottenere più energia con meno pannelli rispetto al passato.

Fattori che influenzano l'efficienza dei pannelli solari

L'efficienza del pannello solare dipende da cinque fattori:

Temperatura:

Il livello di eccitazione degli elettroni determina il loro livello di energia. Tuttavia, nonostante ciò che molti pensano, i pannelli solari funzionano meglio a temperature più basse. Ciò è dovuto agli elettroni presenti sul sottile strato di silicio.

Questi elettroni tendono a essere meno eccitati e più tranquilli. Questo non fa che aumentare la loro capacità di trasportarsi in gran numero attraverso le linee di trasmissione per produrre più elettricità. In condizioni di caldo, gli elettroni saranno più eccitati e si muoveranno caoticamente in direzioni casuali.

Ciò rende difficile per loro viaggiare facilmente attraverso le linee di trasmissione. In definitiva, ciò provoca una diminuzione generazione di energia solare in una giornata calda. In poche parole, si otterrà una migliore efficienza di generazione solare e un voltaggio più elevato in una giornata di sole freddo e una minore efficienza in una giornata di sole caldo.

Età:

I pannelli solari possono durare da 25 a 30 anni. Durante questo periodo, l'efficienza dei pannelli solari diminuisce gradualmente, ma può diminuire drasticamente se la luce solare è bloccata da detriti, sporcizia o ombra. Inoltre, il lento ma graduale declino dell'efficienza raggiungerà un punto in cui i pannelli solari non produrranno abbastanza elettricità per soddisfare le vostre esigenze. Quando i produttori progettano i pannelli solari, tengono conto di questo tasso di degrado nella progettazione iniziale, ma ciò influisce comunque sull'efficienza del pannello solare.

Riflessione:

Anche la quantità di luce catturata e riflessa da un pannello solare influisce sull'efficienza, poiché una maggiore riflessione della luce significa una minore cattura della luce e quindi una minore efficienza. Inoltre, non tutta la luce raccolta viene convertita in elettricità. Una parte è destinata a essere sprecata come energia termica. I rivestimenti antiriflesso e le superfici strutturate possono contribuire a ridurre la riflessione della luce.

Cablaggio:

Le diverse configurazioni di cablaggio, come il cablaggio in parallelo e in serie, possono influire sull'efficienza. Il modo migliore per prendere questa decisione è rivolgersi a un'azienda di pannelli solari. Questi possono aiutarvi a trovare il design ideale per la vostra casa.

Gli inverter sono di diversi tipi, come microinverter, inverter di stringa, inverter ibridi o ottimizzatori di potenza. Il cablaggio vi aiuta anche a capire quale sia l'inverter giusto per i vostri impianti solari.

I diversi tipi di inverter, la loro raccolta di energia dai pannelli, l'invio a casa e il tipo di batteria di accumulo giocano un ruolo importante nel decidere l'efficienza del vostro sistema di pannelli solari.

Se si approfondiscono i fili, si trovano le sbarre collettrici. Questi componenti metallici collegano le celle solari di un pannello solare per catturare la luce solare e trasferire l'energia. Questo ha un enorme impatto sull'efficienza del pannello solare. Con diverse configurazioni e tecnologie migliori, è possibile aumentare l'efficienza.

Materiali:

I pannelli solari possono essere realizzati utilizzando diversi tipi di materiali:

  • Celle solari multigiunzione.
  • Tellururo di cadmio.
  • Silicio monocristallino.
  • Silicio policristallino.

I diversi materiali hanno efficienze diverse quando vengono utilizzati per la produzione di pannelli solari. Oggi la tecnologia delle celle solari in silicio monocristallino è utilizzata per la maggior parte dei pannelli solari grazie alla sua efficienza superiore. La sua efficienza deriva dal processo di produzione, in quanto è costituita da un singolo cristallo di silicio. Questo facilita il flusso di elettroni attraverso la cella.

Calcolo dell'efficienza dei pannelli solari

L'efficienza dei pannelli solari può essere calcolata con questa formula:

Efficienza (%) = (Pmax ÷ Area) ÷ (1000) x 100%

1000 = irraggiamento in condizioni di prova standard (STC)

Area = lunghezza x larghezza del pannello solare (in m2)

Pmax = potenza massima del pannello solare (in Watt)

Semplifichiamo le cose.

STC:

La condizione di prova standard (STC) è l'ambiente ideale utilizzato dai produttori di energia solare per verificare la resa media dei pannelli solari. In queste condizioni si utilizza una massa d'aria di 1,5 e una temperatura delle celle di 25 °C. L'irraggiamento solare è impostato su 1000 W/m2. L'equazione dell'efficienza utilizza il valore di 1000 W/m2.

Area:

È possibile calcolare facilmente l'area dell'unità di potenza del modulo dividendo la sua Pmax per la sua area.

Capacità di potenza massima:

La scheda tecnica dei pannelli solari indica la potenza massima o "Pmax" dei pannelli stessi.

Dimensioni fisiche:

La lunghezza e la larghezza dei pannelli solari sono indicate nella scheda tecnica.

Efficienza dei pannelli solari:

Un esempio di calcolo vi aiuterà a calcolare l'efficienza del vostro pannello solare. Ad esempio, se i vostri pannelli solari catturano 1.100 W/m2 di luce solare, hanno una superficie di 4 m2 e generano 500 watt di potenza, possiamo calcolarne l'efficienza:

Efficienza (%) = (500 ÷ 4) ÷ (1100) x 100%

Efficienza = 11,36%

Nel 2022, l'efficienza di un pannello solare è compresa tra 15-20%. La massima efficienza di un pannello solare è di 22%. Con i progressi della tecnologia, questi numeri non potranno che aumentare.

Maggiore efficienza dei moderni pannelli solari

La maggiore efficienza dei moderni pannelli solari può essere attribuita a due ragioni principali:

Materiali migliorati:

Il silicio ha una lunga durata, è economico e ha un'elevata efficienza. Per questi motivi, è stato il materiale semiconduttore preferito per i pannelli solari ed è stato utilizzato per decenni da produttori di pannelli solari. I ricercatori trovano sempre nuovi modi per aumentare l'efficienza dei pannelli solari.

Alcuni metodi prevedono l'utilizzo di metodi di crescita di nuova generazione, la creazione di strati cristallini ultrasottili e lo sviluppo di processi produttivi che rimuovono la polvere di silicone dalle celle solari. Un materiale promettente, la perovskite, ha dimostrato di poter essere un componente ad alta efficienza dei futuri pannelli solari.

Ricerca sull'energia solare:

Gli scienziati sviluppano costantemente nuovi metodi per ottenere una maggiore efficienza dei pannelli solari. Negli ultimi decenni ci sono state innumerevoli scoperte che hanno migliorato i sistemi di energia solare in tutto il mondo. Questo desiderio di aumentare l'efficienza spinge la ricerca nei centri di ricerca solare di tutto il mondo.

Alcuni nomi di spicco della ricerca sono lo Swiss Center for Electronics and Microtechnology e il National Renewable Energy Laboratory. Hanno dedicato le loro competenze, risorse e tecnologie a studi sperimentali che contribuiranno allo sviluppo di pannelli solari ad alto rendimento.

Migliorare l'efficienza

I produttori progettano i pannelli solari in modo che richiedano poca manutenzione o controlli da parte del proprietario di casa. Tuttavia, se volete migliorare l'efficienza dei pannelli solari e assicurarvi che rimanga tale, potete pulire i vostri pannelli quotidianamente ed evitare che l'ombra cada sui pannelli. Inoltre, i pannelli potrebbero presentare problemi che riducono la produzione di elettricità. In tal caso, è necessario contattare l'azienda produttrice di pannelli solari.

Cosa ci riserva il futuro

Il futuro dei pannelli solari è luminoso: diversi centri di ricerca hanno collaborato per aumentare l'efficienza dei pannelli solari attraverso la sperimentazione di nuovi materiali. Tra questi ci sono:

  • Punti quantici.
  • Fotovoltaico organico.
  • Fotovoltaico a concentrazione. 
  • Tessuto solare.
  • Pelli solari.
  • Fattorie solari galleggianti ("floatovoltaico").
  • Celle solari in perovskite.
  • Pannelli fotovoltaici integrati nell'edificio.

È stato dimostrato che i parchi solari galleggianti generano più elettricità rispetto agli impianti su tetto o a terra. Ciò è dovuto agli effetti di raffreddamento dell'acqua, che migliorano l'efficienza. Per questo motivo questi parchi solari si stanno diffondendo in tutto il mondo. Anche i pannelli solari e il fotovoltaico integrato negli edifici sono stati utilizzati in molte applicazioni. La nuova tecnologia solare è promettente e ha un futuro brillante per l'aumento dell'efficienza.

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