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I pannelli solari diventeranno più piccoli?

I pannelli solari avranno capacità di uscita più elevate e dimensioni più piccole in base alle recenti tendenze nelle tecnologie a 96 celle. Coinvolgendo nuove tecnologie di produzione e progettazione, produttori come Panasonic sono stati in grado di ridurre o mantenere le dimensioni dei pannelli solari aumentando la potenza erogata.

Questa tendenza sarà molto preziosa nel prossimo futuro con la diffusione dei pannelli solari in tutto il mondo, poiché il costo del terreno è uno dei principali costi di capitale nei progetti su scala commerciale e di utilità. Questo fatto sarà importante anche per te come cliente residenziale, poiché determinerà di quanti pannelli solari hai bisogno per la tua casa o proprietà .

Tuttavia, ci sono molti aspetti da considerare su questo argomento prima di saltare alle conclusioni. Non molto tempo fa, la tendenza puntava effettivamente verso dimensioni crescenti con la tecnologia a 72 celle. Analizziamo alcuni dei fattori che influenzano le dimensioni dei pannelli solari .

Quali fattori influenzano le dimensioni dei pannelli solari?

Numero di celle solari

La conversione della luce solare in elettricità avviene all’interno di ogni singola cella solare. Le celle fotovoltaiche sono la singola unità del mondo fotovoltaico e possono essere prodotte in diverse dimensioni, alcune piccole come quelle che si adattano agli orologi solari digitali . Tuttavia, come puoi immaginare, la potenza che una singola cella fotovoltaica può generare non è eccessiva poiché questi dispositivi possono produrre solo un massimo di 0,5 V per cella. Tuttavia, se cabliamo più celle solari in serie, otterremo tensioni più elevate e quindi uscite di potenza più elevate. 

I pannelli solari sono semplicemente un insieme di più celle solari che sono cablate in parallelo e in serie per aumentare i livelli di corrente e tensione (quindi le uscite di potenza) per scalare i valori commercialmente.

I pannelli solari disponibili in commercio hanno generalmente 36 celle, 60 celle, 72 celle o 96 celle. Il numero di celle aumenterà le dimensioni del pannello solare in larghezza o lunghezza (o forse entrambi).

Efficienza

L’efficienza è un fattore che influenza profondamente la potenza erogata e le dimensioni di un pannello solare. In realtà, l’efficienza può essere descritta secondo questa espressione:

efficienza spiegata in un'espressione

Dove:

Pmp : Punto di massima potenza

Im : insolazione incidente sul modulo

Am : area modulo.

Dall’espressione sopra possiamo renderci conto che aumentando l’ efficienza del pannello solare si ridurrà la quantità di area (e quindi dimensione) necessaria per ottenere la stessa potenza di uscita Pmp.

I valori di efficienza dipendono dal tipo di tecnologia applicata. I migliori pannelli solari monocristallini disponibili in commercio possono raggiungere valori di efficienza compresi tra il 20% (Panasonic e LG) e il 22% (Sunpower), mentre le migliori tecnologie policristalline possono generalmente raggiungere un’efficienza del 17% -18%. Pertanto, anche le uscite di potenza e le dimensioni potrebbero cambiare a seconda del modello e della tecnologia.

Le celle in silicio a giunzione PN singola hanno un valore di efficienza teorica massima noto come limite di Shockley-Queisser, che stabilisce che per ragioni termodinamiche l’efficienza massima non può superare il 33,7%. Ciò stabilirebbe un limite relativo a quanto possiamo ridurre le dimensioni dei singoli pannelli solari a giunzione PN.

Tuttavia questo valore è già stato superato in test di laboratorio utilizzando celle solari multigiunzione che hanno permesso di raggiungere valori di efficienza prossimi al 50%.

Il problema principale di queste tecnologie è che non possono essere ancora disponibili in commercio perché il costo aggiuntivo per la produzione di queste celle solari sul mercato è ancora troppo alto. La maggior parte delle applicazioni di queste tecnologie sono legate alle applicazioni aerospaziali, dove il prezzo aggiuntivo per l’efficienza è assolutamente valsa la pena.

L’andamento del mercato

Giusto per essere chiari, la piccola tecnologia solare esiste già nel nostro mondo. Abbiamo luci per esterni a LED solari con pannelli che possono essere inseriti in uno zaino, abbiamo moderne luci per percorsi solari con celle che si adattano alla tua mano e puoi persino avere una radio meteo solare con una cella fotovoltaica che misura solo pochi pollici. Come puoi vedere, rendere le celle solari più piccole (anche molto piccole) non è un problema. Il punto è rendere le dimensioni dei pannelli solari abbastanza piccole su scala industriale mantenendo la loro elevata produzione di energia in modo che possano risparmiare spazio e servire non solo per applicazioni secondarie come quelle sopra menzionate, ma anche per alimentare la tua casa.

Il numero di celle e l’efficienza sono infatti i principali fattori che influenzano le dimensioni dei pannelli solari. Tutti gli altri fattori correlati come potenza, tecnologia o produttore possono modificare leggermente la lunghezza o la larghezza del pannello solare, ma i cambiamenti non sono radicali.

Quando valutiamo i progressi del settore fotovoltaico, ci rendiamo conto che lo sviluppo è arrivato dal mercato off-grid verso il mercato grid-tied. All’inizio, i pannelli solari venivano utilizzati principalmente per semplici applicazioni off-grid come caricare una batteria da 12 V.

Tuttavia, quando l’industria solare ha iniziato a innovare nei settori legati alla rete, i pannelli solari a 60 celle sono apparsi sul mercato. Quindi, le 72 celle sono apparse come la rivoluzione dell’industria solare, che ha permesso di ottenere potenze più elevate. Con queste due tecnologie, l’applicazione per i progetti fotovoltaici è diventata molto più attraente per gli investitori (poiché i costi per watt hanno continuato a diminuire).

Tutto questo sviluppo ha aumentato le dimensioni dei moduli, ma con l’aumento dei valori di efficienza, la relazione tra spazio, potenza e costi ha iniziato ad avere senso.

Generalmente, i moduli a 72 celle hanno dimensioni prossime a 1000 mm di larghezza e 1960 mm di lunghezza e possono raggiungere potenze prossime a 400 W. D’altra parte, i moduli a 60 celle sono generalmente di 1000 mm di larghezza e 1650 mm di lunghezza e può raggiungere potenze prossime a 300W. Sono 300 mm in più di lunghezza. Se lo confrontiamo con i pannelli solari a 36 celle originali, la differenza è maggiore.

Pertanto, la tendenza sembrava che i pannelli solari stessero effettivamente diventando più grandi, non più piccoli. Se ci pensi, ha senso. Per gli sviluppatori di progetti, è più interessante installare un minor numero di pannelli solari con una maggiore potenza ed efficienza (nonostante possano essere più grandi) rispetto all’installazione di pannelli solari più piccoli che non produrranno tanta energia. I costi relativi al cablaggio, alla manodopera, ai sistemi di montaggio e all’elettronica come microinverter o ottimizzatori di potenza CC sarebbero maggiori e poco attraenti con pannelli solari più piccoli.

È importante notare la relazione tra dimensioni ed efficienza, che può creare confusione. I valori di efficienza stanno effettivamente aumentando, ma il progresso è stato lento e l’aumento delle uscite di potenza nel mercato fotovoltaico è stato maggiore e più veloce, quindi le dimensioni dei pannelli solari devono aumentare. Dopotutto, secondo l’espressione sopra, se la potenza erogata e l’efficienza non aumentano proporzionalmente, l’area del modulo deve aumentare.

Tuttavia, le ultime tendenze nel settore di notevoli produttori di pannelli solari come Panasonic e Sunpower hanno portato sul mercato il prodotto a 96 celle, con valori di efficienza più elevati e potenze tra 340 W e 370 W. Questi prodotti hanno una larghezza prossima a 1050 mm e una lunghezza di 1550 mm.

In altre parole, nonostante il fatto che questi pannelli solari abbiano più celle, le dimensioni possono essere più piccole in lunghezza rispetto ai loro omologhi con moduli a 72 celle e di dimensioni simili ai pannelli solari a 60 celle. Ciò significa che le celle solari di questi due marchi sono più piccole, più efficienti e possono produrre la stessa quantità di energia con un’area minore.

Non è un caso che questi due marchi siano tra i primi 3 produttori di pannelli solari più efficienti . La verità è che man mano che i valori di efficienza continuano ad aumentare, potremmo vedere risultati simili anche in altri marchi, massimizzando le uscite di potenza e riducendo le dimensioni. Forse stiamo raggiungendo il punto in cui le uscite di potenza si stanno finalmente stabilizzando, i valori di efficienza stanno aumentando e le dimensioni si stanno riducendo. Solo il tempo dirà se il trend cambia o se si tratta di casi isolati.

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