I pannelli solari non funzionano di notte perché dipendono dalla luce solare per generare elettricità. Alcune persone si confondono con il modo semplice in cui comunemente ci riferiamo all’energia solare e al modo in cui la usiamo. Tuttavia, la verità è che i pannelli solari non possono generare elettricità di notte.
Quello che è possibile è che puoi utilizzare l’energia solare generata durante il giorno e immagazzinarla in dispositivi come le batterie agli ioni di litio che ti permetteranno di usarla durante la notte. In altre parole, se ad esempio hai bisogno di un po ‘di luce durante la notte, puoi utilizzare lanterne ad energia solare che genereranno elettricità durante il giorno per caricare la batteria interna, e poi lavorare durante la notte per illuminare il tuo giardino.
Diamo un piccolo approccio tecnico su come l’elettricità viene generata dai pannelli solari e su come puoi utilizzare questa energia generata durante la notte.
Come viene generata l’energia solare?
I pannelli solari sono dispositivi elettronici progettati con un telaio in alluminio, vetro, fili e materiali semiconduttori che sono posti in strati sottili chiamati celle solari.
Il materiale semiconduttore utilizzato per eccellenza nei pannelli solari è il silicio, uno dei semiconduttori più abbondanti sulla Terra. Il silicio ha una struttura cristallina composta da forti legami tra gli atomi. Tuttavia, aggiungendo o “drogando” la struttura con altri componenti come boro e fosforo, è possibile aumentare la conduttività dello strato. In altre parole, aumenta la quantità di elettricità che può essere generata .
Ora, la luce solare può essere descritta come una particella o un’onda. Se ci riferiamo alla luce solare come una particella, allora ci riferiamo a particelle a livello di atomo chiamate fotoni che colpiscono la superficie della Terra ogni istante durante il giorno.
Quando questi fotoni raggiungono la cella solare in silicio drogata con boro e fosforo, rilasciano portatori di carica liberi (chiamati elettroni). Il movimento degli elettroni porta alla generazione di elettricità, quindi, mentre vengono rilasciati più elettroni, viene generata più energia.
Riassumendo, i fotoni raggiungono la superficie del pannello solare, l’energia cinetica del fotone viene trasmessa agli elettroni, rilascia elettroni, genera elettricità e vengono quindi condotti a punti di cablaggio chiamati busbar che sono collegati all’uscita della cella fotovoltaica.
Come puoi vedere, la principale fonte di energia nell’elettricità fotovoltaica è l’energia cinetica dei fotoni. Pertanto, se non c’è luce solare, allora non ci sono fotoni. Se ci sono non fotoni, è impossibile sfruttare l’elettricità dai pannelli solari.
Allora, come è possibile che la casa del mio vicino sia alimentata di notte dall’energia solare?
Lo sfruttamento dell’energia solare ha una forma curva particolare che può essere solitamente simulata come una curva gaussiana.
Come puoi vedere sopra, l’imbracatura solare inizia a produrre un po ‘di energia nelle prime ore, massimizza la sua produzione a mezzogiorno e si riduce con l’avvicinarsi delle ore serali.
Tuttavia, in molti casi, la produzione di energia solare supera il consumo durante le ore mezzogiorno quando i carichi sono bassi perché sei fuori casa per lavorare o fare affari. Quindi, i modelli di consumo generalmente aumentano di notte, quando accendiamo le luci delle nostre case, accendiamo la TV, iniziamo a cucinare, a fare il bucato, ecc. Purtroppo, l’energia solare non viene più generata da allora.
Poiché questi due picchi di generazione e consumo non possono essere mescolati, era necessario mettere in atto una soluzione per rendere possibile l’equilibrio dell’energia elettrica. In realtà, negli Stati Uniti, ci sono due soluzioni per questo problema: Net Metering e Energy Storage.
Net Metering
Lo schema Net Metering consente a qualsiasi proprietario di casa o utente che produce energia solare in eccesso durante il giorno di venderla alla rete pubblica e ricevere un credito per l’elettricità iniettata sulla bolletta energetica. In altre parole, il credito compensa l’energia elettrica consumata dalla rete durante la notte, si traduce in una riduzione del costo della bolletta energetica ogni mese .
Il problema con il net metering è che la tariffa o il credito che ottieni per compensare la tua produzione cambia durante la notte da stato a stato e di volta in volta negli Stati Uniti. Alcuni Stati hanno anche limiti di capacità che possono essere applicati per la generazione distribuita di energia, altri hanno restrizioni sulle fonti di energia rinnovabile che possono essere applicate, e altri semplicemente non hanno questo schema.
Tuttavia, circa 38 Stati hanno implementato la politica di Net Metering, quindi non è nemmeno un numero negativo, come puoi vedere di seguito.
Altri Stati hanno tariffe tariffarie speciali, come Minnesota e Texas (in particolare Austin). Questi offrono una tariffa Value of Solar che tiene conto non solo dell’energia immessa in rete, ma anche dei benefici che l’energia solare offre per bilanciare la rete ogni giorno. La differenza principale con il Net Metering è che il valore della tariffa solare è fissato su 20 anni, il che offre stabilità ai tuoi guadagni di elettricità.
Stoccaggio di energia
L’altra soluzione che è uscita sul mercato è stata l’installazione di sistemi fotovoltaici con batterie di backup. Questi sistemi sono generalmente chiamati collegati alla rete con batteria di backup perché normalmente non funzionano fuori dalla rete, ma quando c’è un blackout possono alimentare la tua casa.
L’accoppiamento dell’accumulo di energia con i sistemi fotovoltaici è diventato molto popolare grazie alla comparsa di inverter ibridi che non richiedono la presenza di un regolatore di carica che aumenta i costi. Sono anche popolari ora grazie a società come Tesla, LG Chem e Sonnen che hanno promosso batterie agli ioni di litio che sono più efficienti, più sicure, occupano meno spazio, durano più a lungo e sono sicuramente più belle dei precedenti modelli di batterie al piombo.
Sulla base di questo approccio, alcuni progettisti solari tengono conto dell’uso delle batterie per migliorare il tuo autoconsumo. La ragione di ciò è che a volte, gli schemi di misurazione netta potrebbero non compensarti abbastanza per il valore dell’energia solare rispetto alla tariffa dell’elettricità che dovrai pagare in seguito.
È così che sono usciti modelli come la batteria CA di Enphase Energy. Non forniscono backup, ma risparmiano l’energia in eccesso generata durante il giorno per utilizzarla più tardi durante la notte.
Tuttavia, quando si confrontano i costi di capitale aggiuntivi per migliorare l’autoconsumo attraverso una batteria con i guadagni ottenuti risparmiando l’energia solare per un uso successivo, la risposta media è che non ne vale la pena.
Pertanto, il vero scopo dell’aggiunta di una batteria deve essere quello di fornire sicurezza contro i blackout alla tua casa o azienda, e il vantaggio aggiuntivo deve essere che puoi aumentare il tuo autoconsumo e possibilmente ottenere migliori risparmi a lungo termine.
I pannelli solari produrranno mai elettricità di notte?
Ora sai che l ‘”energia solare” utilizzata dal tuo vicino di notte viene effettivamente immagazzinata nelle batterie o nella rete (caso Net Metering).
Ma sarà possibile che alla fine i pannelli solari arrivino a generare elettricità anche di notte? Sarebbe fantastico, vero?
Tuttavia, non ci sono ancora segni che possa essere possibile (almeno nel prossimo futuro).
I tentativi di tecnologie che si avvicinano a questa idea sono le nanoantenne dell’Idaho National Laboratory che hanno cercato di raccogliere energia dal Sole utilizzando il calore generato durante il giorno per generarlo più tardi di notte, ma quella ricerca si è persa nel tempo perché era del 2008 e non l’abbiamo mai visto sul mercato.
Altre tecnologie come il solare termofotovoltaico (STPV) potrebbero essere in grado di utilizzare il calore durante il giorno per produrre elettricità per un utilizzo successivo, tuttavia è ancora troppo presto per saltare alle conclusioni. Il tempo ci farà sapere se è possibile!
