Kit per esperimenti con l energia solare

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Sabina Barbato
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1 Kit per esperimenti con l energia solare Comprende: 1x pannello solare con sostegno 4 x cavetti per collegamenti 1 x lampadina con presa 1 x carillon 1 x motorino con supporto e sostegno 1 x adattatore di plastica e cartoncino stampato 1 x elica 1

2 L a s s i s t e n t e t e c n i c o s o l a r e La produzione dei pannelli solari p e r l e n e r g i a Il materiale dal quale vengono prodotti i pannelli solari è il quarzo. Tramite specifici processi questa sabbia di quarzo viene depurata dalle impurità ottenendo un blocco di silicio. A secondo del tipo di pannello distinguiamo i seguenti processi. Per i pannelli monocristallini viene impiegata la fusione a crogiolo. Il cristallo al silicio viene immerso nel silicio fuso surriscaldato. Il silicio liquido si congiunge con quello immerso estraendolo lentamente. In questo modo vengono prodotte delle barre a forma cilindrica della lunghezza di ca. 1 m e del diametro di 12 cm. I pannelli policristallini vengono prodotti colando il silicio surriscaldato in una forma e quindi viene lentamente raffreddato. Anche in questo processo di produzione si ottengono delle barre. In seguito vengono tagliate dalle barre delle fettine sottilissime (<0,5 mm). Ogni fettina viene appiattita tramite levigatura ed incisione. Dopodiché tutti e due i lati vengono inquinati volutamente da atomi estrani. Questo processo viene denominato "dotazione. A causa di questa dotazione si ottiene che un lato viene caricato positivamente e l altro negativamente dette caratteristiche determinano più tardi che tramite l irradiazione della luce la corrente elettrica è in grado percorrere. Il rovescio del pannello solare viene ricoperto da un sottile strato di alluminio. Questo strato è il polo positivo. Il lato anteriore viene anche ricoperto da uno strato di alluminio ma non del tutto bensì da delle linee conduttrici in modo che la luce possa giungere al silicio. Infine viene applicata la linguetta per la saldatura che sarà il secondo punto di collegamento e cioè il polo negativo linee conduttrici disco di silicio linguetta per la saldatura strato di alluminio strato n "-" strato p "+ pannello solare La trasformazione della luce in corrente elettrica La luce è composta da un infinità di particelle di energia i cosiddetti fototoni. Se questi fototoni colpiscono il pannello solare si liberano degli elettroni dallo strato n e cercano di migrare verso lo strato p. Questa migrazione si chiama flusso di corrente. Questo flusso avviene sempre partendo dal verso il +. Se ora viene collegato al pannello solare un utilizzatore il flusso degli elettroni prosegue pure fino all utilizzatore ed aziona per esempio il rotore di un motore. irradiazione della luce linguetta di saldatura linee conduttrici strato n "-" motorino disco di silicio strato di alluminio strato p "+ 2

3 Fotovoltaica La trasformazione di luce in energia elettrica viene denominata effetto fotovoltaico. Il termine proviene dal greco ed è composto dalle due parole "phos = luce e "Volt unità della tensione elettrica. L effetto fotovoltaico fu scoperto già nel lontano 1839 dal fisico francese Becquerel. Ma soltanto 100 anni dopo fu sviluppato il primo pannello solare nei laboratori di Bell e precisamente nell anno Da questo momento ricercatori di tutto il mondo cercano di migliorare la qualità dei pannelli solari. Tanti miliardi vengono investiti ogni anno nella ricerca in questa tecnologia. Il fine di questa intensa ricerca è di aumentare la efficienza dei pannelli solari. Il grado di efficienza (resa) La misura del grado di efficienza di un pannello solare avviene nel laboratorio. Detta misura viene eseguita rispettando diversi parametri. L irradiazione della luce deve essere di 1000 Watt/m 2 inoltre la temperatura del pannello deve comportare 25 C. Anche l umidità ha un notevole influsso. Questi parametri, che devono venire rispettati da tutti i vari produttori consente il confronto tra i vari tipi di pannelli solari prodotti. Ma in definitiva cos è il grado di efficienza? L indice di efficienza indica il rapporto tra energia immessa e quella ricavata espresso in percentuale. Esempio: Se da 1000 Watt di immissione viene generata una potenza di 100 Watt all uscita abbiamo una resa del 10%. I vari tipi di pannelli solari I tipi più diffusi attualmente tipo di pannello materiale resa pannello amorfo strato di silicio evaporato 4-8% pannello policristallino fette di silicio 10-14% pannello monocristallino fette di silicio 13-17% 3

4 Aumento della tensione tramite collegamento in serie Per poter aumentare la tensione sviluppata di un impianto solare bisogna collegare i singoli pannelli in serie. Caratteristica tipica di un modulo standard composto solitamente da 36 pannelli collegati in serie. Aumento della corrente tramite collegamento in parallelo Per poter aumentare la potenza sviluppata di un impianto solare i singoli pannelli vanno collegati in parallelo. Per provare questa tesi costruiamo il seguente circuito. Bisogna fare attenzione di utilizzare solamente pannelli dello stesso tipo collegamento in serie collegamento in parallelo Quanta energia può produrre un pannello solare? All energia solare non sono posti dei limiti di capacità. Nelle seguenti illustrazioni sono esposti vari circuiti posti in serie ed in parallelo che espongono le varie capacità produttive dei pannelli collegati. Collegamento in serie del nostro pannello U 0,5V 3,0V 4,5 V Collegare i pannelli solari secondo schema ottenendo varie tensioni. U ges. = + + = ++ = 4,5 V Iges. = I 1 =I 2 =I 3 = constant = 100 ma 4

5 Collegamento in parallelo del nostro modulo solare 200MA 200mA 1,5 V 300mA I 1 I 2 I 3 Collegare i pannelli solari secondo schema ottenendo varie potenze.. I ges. = I 1 +I 2 +I 3 = ++ = 300 ma U ges. = = = = constant = Der Aufbau der einzelnen Module kann der Anleitung ab Seite 10 entnommen werden. Beispiele sind auf den Seiten 6 bis 9 aufgeführt. Tensione necessaria dei vari utilizzatori: Lampadina, motorino: 1,5 V /300mA Carillon: 4,5 V / (Radio, calcolatrice, caricabatteria, giocattoli ecc... 4,5 V / 100 ma 5

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