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1) I "DIODI DI BYPASS" NEL FOTOVOLTAICO: A COSA SERVONO

I diodi di bypass sono usati (in antiparallelo) in ogni modulo fotovoltaico e all'interno dei singoli moduli. Il diodo di bypass fa in modo che la corrente possa continuare a fluire in una stringa di pannelli posti in serie bypassando una cella o un modulo ombreggiato, garantendo così la continuazione della produzione elettrica. In pratica, sono diodi che vengono inseriti nei pannelli fotovoltaici o nelle stringhe per evitare che nelle celle o nelle stringhe possa circolare un'eventuale corrente inversa creando degli hot spot (punti caldi) che danneggerebbero le celle stesse. I diodi di bypass interni ai moduli raggruppano un certo numero di celle, così da permettere l'esclusione parziale della parte del modulo ombreggiata ed evitando che la conseguente riduzione di corrente vada a interessare l'intera stringa, con l'inevitabile perdita di energia prodotta. Infatti, una cella ombreggiata è come se fosse una pila che eroga una corrente inferiore rispetto a un'altra di pari tensione ma di maggiore capacità.





2) I DIODI DI BYPASS NEI SINGOLI MODULI FOTOVOLTAICI 

In teoria, in un pannello FV occorrerebbe un diodo di bypass per ogni cella fotovoltaica, ma nella realtà per risparmiare si inserisce un diodo ogni una o due stringhe di celle, per cui in un modulo fotovoltaico abbiamo un diodo ogni 12-24 celle. Tali diodi sono disposti in antiparallelo (cioè con polarità opposta rispetto alle celle) nella direzione della corrente diretta. In condizioni normali, quindi, il diodo si comporta come un circuito aperto, mentre se si crea una corrente inversa il diodo ne impedisce il passaggio, pur continuando a consentire quello della corrente diretta. La tensione ai capi della cella ombreggiata risulta uguale alla tensione di polarizzazione diretta delle altre celle in serie che condividono lo stesso diodi di bypass più la tensione del diodo di bypass. La tensione ai capi delle celle non ombreggiate dipende dal grado di ombreggiamento e dalla conseguente corrente circolante nella cella ombreggiata: se l'ombreggiamento è, ad esempio, totale, la suddetta tensione sarà di circa 0,6 V.




3) I DIODI DI BYPASS E DI BLOCCO NELLE STRINGHE DI PANNELLI

Nei grandi impianti fotovoltaici, i moduli sono connessi sia in serie sia in parallelo. Un insieme di moduli fotovoltaici collegati in serie è chiamato stringa. Nel caso delle stringhe di moduli in serie si pone quindi lo stesso problema che abbiamo visto nel caso delle celle in serie all'interno dei singoli moduli fotovoltaici, per cui occorre usare un diodo di bypass posto in antiparallelo a ciascun pannello della stringa. Nel caso di collegamento in parallelo di moduli fotovoltaici, invcece, il problema non si presenta. Il collegamento parallelo di stringhe può invece richiedere l'introduzione, per ogni stringa, dei cosiddetti "diodi di blocco", per evitare la circolazione di una corrente inversa sulle stringhe ombreggiate, avendo le stringhe più moduli in serie. Il diodo di blocco, in pratica, impedisce che una corrente inversa proveniente dalle stringhe non ombreggiate poste in parallelo fluisca nella stringa ombreggiata. Ciò preverrà eventuali effetti indesiderati, come perdita di potenza, danneggiamenti dei moduli, etc.  






4) IL PROBLEMA DEGLI OMBREGGIAMENTI 

I pannelli fotovoltaici sono molto sensibili agli ombreggiamenti. Quando anche solo una cella di un pannello monocristallino o policristallino è coperta da un'ombra, la produzione di energia dell'intero pannello cala a causa di una sorta di "corto circuito" interno. Poiché il pannello ha una resa uguale a quella della sua cella peggiore, se copriamo una qualsiasi delle 30 o più celle di un pannello, ad es. del 50% della sua superficie, il calo per l'intero pannello sarà anch'esso del 50%. Se viene coperta un'intera fila di celle, il calo sarà del 100%. I pannelli a film sottile, in realtà, subiscono meno gli effetti dell'ombreggiamento: in pratica, per ridurre ad es. del 50% la loro produzione di energia, non basta coprire del 50% una qualsiasi loro cella, ma occorre coprire il 50% dell'intero pannello. Perciò, qualsiasi tipo di pannello si usi, è estremamente importante fare in modo che non vi siano ombreggiamenti, in particolare quelli reciproci fra gli inseguitori su cui vengono montati i pannelli fotovoltaici.



5) IL "FATTORE DI RIEMPIMENTO" E LO SPAZIO FRA I MODULI

Il cosiddetto "fattore di riempimento" del terreno esprime la percentuale di spazio che i pannelli di un impianto FV possono occupare tenendo conto delle ombre. L'impianto a file multiple ideale prevede che le file di pannelli fissi (direzionati verso Sud e inclinati rispetto al terreno dell'angolo di latitudine, pari a circa 30°) siano distanziate fra loro in modo che non vi siano ombreggiamenti reciproci, che oltre ad abbattere del 95% la performance potrebbero danneggiare i pannelli. Per ottenere ciò, considerato che i possibili ombreggiamenti dipendono sia dalla distanza s fra due file adiacenti di pannelli sia dall'altezza h del pannello (che a sua volta dipende dalla sua lunghezza e dalla latitudine), gli studi sull'argomento raccomandano - per le latitudini dell'Italia - un rapporto s/h minimo di 1,6 per avere perdite da ombreggiamento inferiori al 5%. Se il pannello è lungo 160 cm, ciò corrisponde in pratica (poiché s = 1,6 m e b = 1,1 m, vedi la figura qui sotto) ad un fattore di riempimento pari al 45% del terreno.

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