Funzionamento fotovoltaico

In risposta al messaggio di Bobagiustatutto del 19/03/2022 alle 13:03:50

A chi ne sa più di me, e quindi a molti di voi chiedo per sola curiosità... Ho questo regolatore e sul pannello leggo che oggi in pieno sole con pannello da 140 watt ho 13.6 v e zero A. Siccome la batteria agm da 100

è in carica completata i conti mi tornano. Ma fisicamente cosa avviene in questa fase? Cioè il pannello produce comunque e l'eccesso (cioè al momento quasi tutto...) viene disperso che so in calore? Oppure si blocca in qualche modo il principio fisico che fa trasformare l'irdaggiamento solare in corrente elettrica...? O avviene altro che ignoro...?  Non so se mi sono spiegato...  Ripeto, solo curiosità di capire i principi di funzionamento del sistema Marco

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Si suole spesso spiegare i comportamenti elettrici con i comportamenti dell'acqua. Fai conto di avere due vasi posti sullo stesso piano, collegati fra loro da un tubo nella parte bassa. Sono i c.d. vasi comunicanti. Aumentando o diminuendo l'acqua contenuta in uno dei due contenitori, il livello tende nuovamente ad equilibrarsi. Ciò avviene sia che i due contenitori siano poco pieni, mezzo pieni o completamente pieni. E sempre, quando i livelli sono equivalenti, l'acqua se ne sta buona buona, senza fare storie.

Così con i pannelli fotovoltaici e la batteria: il pannello fotovoltaico, al sole, genera una tensione che aumenta (se fosse acqua, il suo livello aumenterebbe) e fa si che la corrente transiti verso la batteria la quale aumenta, a sua volta, il livello. Quando sono allo stesso livello di tensione, non succede assolutamente nulla, come non succede nei due vasi comunicanti quando sono pari. Se il sole non c'è e la batteria è piena, il suo livello è superiore a quello del pannello fotovoltaico: la corrente farebbe il percorso inverso ma questo è impedito da dei componenti, chiamati diodo, che permettono il passaggio della corrente in un solo senso; in questo caso soltanto dal regolatore di carica alla batteria. Sarebbe l'equivalente di una valvola c.d. di non ritorno, nell'esempio dei due vasi comunicanti. 

Quindi tranquillo: non succede assolutamente nulla. 

Giovanni

In risposta al messaggio di Giovanni del 19/03/2022 alle 14:00:48

Si suole spesso spiegare i comportamenti elettrici con i comportamenti dell'acqua. Fai conto di avere due vasi posti sullo stesso piano, collegati fra loro da un tubo nella parte bassa. Sono i c.d. vasi comunicanti. Aumentando

o diminuendo l'acqua contenuta in uno dei due contenitori, il livello tende nuovamente ad equilibrarsi. Ciò avviene sia che i due contenitori siano poco pieni, mezzo pieni o completamente pieni. E sempre, quando i livelli sono equivalenti, l'acqua se ne sta buona buona, senza fare storie. Così con i pannelli fotovoltaici e la batteria: il pannello fotovoltaico, al sole, genera una tensione che aumenta (se fosse acqua, il suo livello aumenterebbe) e fa si che la corrente transiti verso la batteria la quale aumenta, a sua volta, il livello. Quando sono allo stesso livello di tensione, non succede assolutamente nulla, come non succede nei due vasi comunicanti quando sono pari. Se il sole non c'è e la batteria è piena, il suo livello è superiore a quello del pannello fotovoltaico: la corrente farebbe il percorso inverso ma questo è impedito da dei componenti, chiamati diodo, che permettono il passaggio della corrente in un solo senso; in questo caso soltanto dal regolatore di carica alla batteria. Sarebbe l'equivalente di una valvola c.d. di non ritorno, nell'esempio dei due vasi comunicanti.  Quindi tranquillo: non succede assolutamente nulla.  Giovanni

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Grazie questa spiegazione è sevita anche a me !
Era molto che mi facevo la stessa domanda !

In risposta al messaggio di Giovanni del 19/03/2022 alle 14:00:48

Si suole spesso spiegare i comportamenti elettrici con i comportamenti dell'acqua. Fai conto di avere due vasi posti sullo stesso piano, collegati fra loro da un tubo nella parte bassa. Sono i c.d. vasi comunicanti. Aumentando

o diminuendo l'acqua contenuta in uno dei due contenitori, il livello tende nuovamente ad equilibrarsi. Ciò avviene sia che i due contenitori siano poco pieni, mezzo pieni o completamente pieni. E sempre, quando i livelli sono equivalenti, l'acqua se ne sta buona buona, senza fare storie. Così con i pannelli fotovoltaici e la batteria: il pannello fotovoltaico, al sole, genera una tensione che aumenta (se fosse acqua, il suo livello aumenterebbe) e fa si che la corrente transiti verso la batteria la quale aumenta, a sua volta, il livello. Quando sono allo stesso livello di tensione, non succede assolutamente nulla, come non succede nei due vasi comunicanti quando sono pari. Se il sole non c'è e la batteria è piena, il suo livello è superiore a quello del pannello fotovoltaico: la corrente farebbe il percorso inverso ma questo è impedito da dei componenti, chiamati diodo, che permettono il passaggio della corrente in un solo senso; in questo caso soltanto dal regolatore di carica alla batteria. Sarebbe l'equivalente di una valvola c.d. di non ritorno, nell'esempio dei due vasi comunicanti.  Quindi tranquillo: non succede assolutamente nulla.  Giovanni

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Quando si fa un paragone con l'acqua oltre la tensione, che corrisponde alla pressione dell'acqua, si mette in gioco anche la portata della stessa, che corrisponde alla corrente, il paragone è anche corretto, ma visto che l'elettricità viene prodotta dai pannelli solari (sarebbe come se essi raccogliessero l'acqua piovana che poi passa dal regolatore e va eventualmente alla batteria), ma questa acqua, se il regolatore non la travasa più nella batteria, dove va?

I vecchi elettricisti di una volta solevano spiegare ai neofiti che può esserci tensione senza corrente ma non può esserci corrente senza tensione. La corrente che andrebbe dal pannello fotovoltaico verso la batteria può transitare solo in presenza di una tensione, ovvero una differenza di potenziale tra quella prodotta dal pannello e quella risultante ai capi della batteria. La tensione del pannello viene controllata dal regolatore di carica che non permette, in uscita, una tensione superiore a quella prevista dalla batteria (solitamente 14.4 volt). Quindi se la tensione della batteria è 14.4 volt ed il regolatore di carica, alla massima insolazione presenta egualmente una tensione di 14.4 volt, la differenza di potenziale fra loro è zero e la corrente non può transitare. La corrente non può essere immaginata come noccioline (acqua del lago superiore od acqua piovana) ma quella differenza di potenziale genera una reazione chimica all'interno della batteria per cui avviene la c.d. carica, separazione degli elementi negativi da quelli positivi, gli uni e gli altri che si addensano vicino al relativo morsetto.

Quando la batteria è carica, non essendoci differenza di potenziale fra l'elemento che genera la tensione e la tensione della batteria, all'interno della batteria non avverrebbe alcuna reazione chimica. Ho usato il condizionale perché per mantenere una batteria a 14.4 volt costanti c'è bisogno di una piccola reazione chimica altrimenti essa scenderebbe alla tensione nominale pari a circa 12.8 volt.

Giovanni

Tutto corretto quello che hai riporti, ma proprio per quello che scrivi: La corrente che andrebbe dal pannello fotovoltaico, quindi dove finisce? E' la domanda che tutti si fanno, ma nessuno ha mai risposto con una spiegazione tecnica o con paragone rispetto all'idraulica, evidentemente non viene prodotta, ma facendo il paragone con l'idraulica, l'acqua, che proviene dal pannello che fine fa?

In risposta al messaggio di Giuliopgn del 21/03/2022 alle 19:02:15

Tutto corretto quello che hai riporti, ma proprio per quello che scrivi: La corrente che andrebbe dal pannello fotovoltaico, quindi dove finisce? E' la domanda che tutti si fanno, ma nessuno ha mai risposto con una spiegazione

tecnica o con paragone rispetto all'idraulica, evidentemente non viene prodotta, ma facendo il paragone con l'idraulica, l'acqua, che proviene dal pannello che fine fa?

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Non riesco a spiegarmi: non c'è nessuna corrente perché non c'è una differenza di potenziale tra il regolatore di carica e la batteria. Non si forma corrente nel pannello, non è un serbatoio di noccioline chiamate corrente. Sta lì buono buono, ma quando ai suoi capi si presenta una differenza di potenziale (tensione) questo fa si che gli elettroni comincino a circolare nel conduttore; se non c'è tensione, gli elettroni  (corrente) chi li spinge? 

Chiedo scusa ai forumisti più tecnicamente preparati anche come proprietà di linguaggio, ma sono intervenuto solo tanto per far capire che non succede nulla se un pannello fotovoltaico sta al sole e la batteria è carica.

Giovanni

non c'è nessuna corrente perché non c'è una differenza di potenziale,  questo è chiarissimo ed evidente, ma il quesito che tutti si pongono è a monte di questo passaggio, come è evidente che il pannello pur essendo colpito dalla luce non produce perchè non si guasta, ne lui ne il regolatore, ma l'energia dove finisce? Non si crea? Ma perchè? Paragonandolo ad un bacino d'acqua che alimenta poi il regolatore salirebbe di livello, invece sparisce.
Penso sia evidente che il processo di trasformazione dell'energia luminosa in energia elettrica non si attua, ma la spiegazione fisica, per ora sfugge.

In risposta al messaggio di Giuliopgn del 21/03/2022 alle 19:34:20

non c'è nessuna corrente perché non c'è una differenza di potenziale,  questo è chiarissimo ed evidente, ma il quesito che tutti si pongono è a monte di questo passaggio, come è evidente che il pannello pur essendo

colpito dalla luce non produce perchè non si guasta, ne lui ne il regolatore, ma l'energia dove finisce? Non si crea? Ma perchè? Paragonandolo ad un bacino d'acqua che alimenta poi il regolatore salirebbe di livello, invece sparisce. Penso sia evidente che il processo di trasformazione dell'energia luminosa in energia elettrica non si attua, ma la spiegazione fisica, per ora sfugge.

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L'energia luminosa che colpisce il pannello, in parte si trasforma  in calore e in parte in energia elettrica.
Siccome a noi interessa produrre corrente, definiamo "rendimento" la percentuale di energia luminosa che diventa energia elettrica, nei moderni pannelli solari vale circa il 20%.

Il regolatore, come dice il suo nome, trasferisce energia elettrica da quella disponibile sul pannello alla batteria, che può essere tutta quella prodotta, solo una parte o nulla, dipende dallo stato della batteria e dalla filosofia di ricarica.
L'energia elettrica disponibile sul pannello che non viene utilizzata si trasforma in calore, in pratica più si preleva energia elettrica da un pannello solare, meno quest'ultimo scalda.

Se hai un pannello solare collegato, tramite un semplice interruttore, ad una resistenza di valore adatto a consumare tutta la potenza disponibile, potrai scegliere:
OFF = Tutta l'energia luminosa  scalda il pannello solare
ON   = L'80% dell'energia luminosa scalda il pannello solare e il restante 20% scalda la resistenza.

Principio di conservazione dell'energia.

Marco.

A me sembra la teoria più semplicistica ma non suffragata da rilievi e da spiegazioni di fisica, la cella è un diodo, se la corrente non lo attraversa, il diodo non si scalda, si scalda sempre e comunque per l'irraggiamento solare.
Forse che gli elettroni comincino a danzare vorticosamente perchè intrappolati senza poter uscire  e poi rientrare dalla cella in modo ordinato e provocano riscaldamento?

Al di la dell'energia prodotta dai pannelli solari, se si parte dal principio che la corrente non utilizzata deve andare da qualche parte, si parte male, L'esempio di Giovanni è esattto anche se a qualcuno può sembrare semplicistico

La corrente (I)) ovvero A, circola se c'è una resistenza elettrica dove farla circolare, altrimenti potremmo affermare anche: dove va la corrente che produce l'alternatore quando la batteria è carica? o dove vanno i 20A del caricabatterie se la batteria è carica?

Non vanno da nessuna parte perchè la corrente (A) è il prodotto della tensione diviso la resistenza , quindi V/R (volt / Ohm)
se la resistenza è molto alta come quella che può avere una batteria carica, non circola nessuna corrente o una corrente piccolissima.
Se una sorgente elettrica qualsiasi non è collegata a nessuna resistenza, nel circuito non circolera nessuna corrente




 

In risposta al messaggio di Giuliopgn del 22/03/2022 alle 08:11:03

A me sembra la teoria più semplicistica ma non suffragata da rilievi e da spiegazioni di fisica, la cella è un diodo, se la corrente non lo attraversa, il diodo non si scalda, si scalda sempre e comunque per l'irraggiamento

solare. Forse che gli elettroni comincino a danzare vorticosamente perchè intrappolati senza poter uscire  e poi rientrare dalla cella in modo ordinato e provocano riscaldamento?

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Anche no.
Un diodo viene attraversato dalla corrente che gli arriva dall'esterno, una cella fotovoltaica è un generatore di energia che trasforma l'energia luminosa in energia elettrica più calore la cui somma rimane costante, se l'energia prelevata è zero tutta l'energia luminosa diventa calore.

Il principio di conservazione dell'energia è stato dimostrato" ed è fuori discussione.
Se però si vuole mettere in dubbio una delle leggi fondamentali della Fisica allora sto zitto, io per abitudine non contraddico mai i futuri premi Nobel.

Marco.

Emme48 e Giuliopgn
scusate se intervengo, io credo che parliate di cose diverse
emme48 spiega un fenomeno specifico dei pannelli solari, io su questo non dico nulla perchè onestamente non ne so nulla e sto zitto, anzi provo ad apprendere
Giuliopgn non credo si riferisca alla stessa cosa ma alla circolazione della corrente in un circuito in generale non ad un fenomeno specifico dei pannelli solari (mi sbaglio?)

Correggo perchè avevo letto male, la domanda è su cosa avviene nei pannelli dal momento che non vengono caricati?
di sicuro se il pannello non è collegato a nulla o è collegato ad una batteria carica o non circola nessuna corrente o circola una corrente piccolissima

Dal punto di vista chimico all'interno del pannello non saprei e mi piacerebbe saperlo







 

Non ho alcuna pretesa di Nobel e la mia esperienza mi ha insegnato che nello spiegare una cosa complessa a chi è digiuno della materia, è conveniente usare un linguaggio semplice, dire i fondamenti ma non addentrarsi nei particolari altrimenti il discente non comprende nulla del docente.

Premesso questo, il pannello fotovoltaico è un generatore di corrente come una centrale elettrica di produzione, un alternatore e, anche, una semplice batteria. In pratica, sempre semplificando, quando la batteria si sta caricando, significa che ha una tensione inferiore alla fonte che la sta caricando; in questa fase, gli elettroni positivi si accalcano attorno al polo positivo ed i negativi attorno al polo negativo creando sempre più una differenza di potenziale attorno a questi due poli (aumento di tensione, p.e. da 12.5 a 14.4 volt)). Nel pannello, in pratica e sempre semplificando, quando al sole, succede la stessa cosa: gli elettroni positivi vanno verso il polo positivo, quelli negativi verso quello negativo. Se il pannello è scollegato al regolatore di carica (parlo di un camper) tutto finisce lì, come quando alla nostra batteria non chiediamo corrente; ci sarà una tensione ai capi del pannello ma dentro il pannello vedremo, se si potesse vedere, solo una gran folla di elettroni positivi e negativi attorno ai rispettivi poli verso l'esterno. Se colleghiamo i suoi conduttori ad un qualsiasi dispositivo, per esempio una lampada, gli elettroni positivi passeranno subito, attraverso la lampada, dal polo positivo al polo negativo in quantità costante (determinato dalla resistenza della lampada), mantenendola accesa finché c'è il sole, ovvero finché dentro il pannello gli elettroni continuano a dividersi fra loro recuperando quelli che rientrano dal polo negativo. Se colleghiamo una batteria, avviene lo stesso movimento ma, in questo caso, il passaggio di questi elettroni è limitato dal fatto che dentro la batteria, questi elettroni forzano gli stessi ad avvicinarsi separati ai due poli e, quando sono sempre più separati (aumento della tensione della batteria) non c'è più quella forza che permette alla corrente (elettroni) di transitare dal regolatore di carica alla batteria. In questa situazione, gli elettroni del pannello fotovoltaico restano parcheggiati attorno ai rispettivi poli perché non sono spinti ad uscire, come gli stessi elettroni se ne stanno buoni buoni dentro la batteria quando non la usiamo.

A questo punto, so bene che la circolazione degli elettroni va dal polo positivo al polo negativo solo per convenzione (è stato sempre così vangelizzato) mentre, in realtà, avviene il contrario e so anche bene che parlare semplicemente di elettroni è sbagliato ma ho usato questi termini per non ingarbugliare oltre chi mi legge.

Giovanni

In risposta al messaggio di Emme48 del 22/03/2022 alle 09:14:19

Anche no. Un diodo viene attraversato dalla corrente che gli arriva dall'esterno, una cella fotovoltaica è un generatore di energia che trasforma l'energia luminosa in energia elettrica più calore la cui somma rimane costante,

se l'energia prelevata è zero tutta l'energia luminosa diventa calore. Il principio di conservazione dell'energia è stato dimostrato ed è fuori discussione. Se però si vuole mettere in dubbio una delle leggi fondamentali della Fisica allora sto zitto, io per abitudine non contraddico mai i futuri premi Nobel. Marco.

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Onestamente non ti ci vedo molto come aspirante al premio Nobel, le teorie che non hanno nessun riscontro, ne con leggi fisiche, ne con prove pratiche e nemmeno con citazioni di qualcuno che ne sa (non certo io che ho detto chiaramente che non so cosa succeda) lasciano il tempo che trovano e possono essere considerate ipotesi o addirittura semplici impressioni.
Ricordo di aver letto qualche mese fa che imputavi la dissipazione dell'energia elettrica non immagazzinata dalla batteria come dispersa dal regolatore e consigliavi infatti di fare attenzione al suo riscaldamento che potrebbe essere eccessivo e deleterio per lo stesso, salvo poi essere stato smentito da alcuni utenti che ti ripetevano in continuazione che dalle loro prove pratiche e rilevazioni questo riscaldamento non avveniva, allora eri persino contro l'installazione dei PV e puntavi solo all' Efoy, salvo poi ricrederti e montare due bei grandi pannelli.
Il principio di conservazione dell'energia è stato poi perfezionato anni fa da quello che è poi 100 anni fa diventato, lui si, premio Nobel con il principio E=mc2.

In risposta al messaggio di Giovanni del 22/03/2022 alle 11:00:21

Non ho alcuna pretesa di Nobel e la mia esperienza mi ha insegnato che nello spiegare una cosa complessa a chi è digiuno della materia, è conveniente usare un linguaggio semplice, dire i fondamenti ma non addentrarsi nei

particolari altrimenti il discente non comprende nulla del docente. Premesso questo, il pannello fotovoltaico è un generatore di corrente come una centrale elettrica di produzione, un alternatore e, anche, una semplice batteria. In pratica, sempre semplificando, quando la batteria si sta caricando, significa che ha una tensione inferiore alla fonte che la sta caricando; in questa fase, gli elettroni positivi si accalcano attorno al polo positivo ed i negativi attorno al polo negativo creando sempre più una differenza di potenziale attorno a questi due poli (aumento di tensione, p.e. da 12.5 a 14.4 volt)). Nel pannello, in pratica e sempre semplificando, quando al sole, succede la stessa cosa: gli elettroni positivi vanno verso il polo positivo, quelli negativi verso quello negativo. Se il pannello è scollegato al regolatore di carica (parlo di un camper) tutto finisce lì, come quando alla nostra batteria non chiediamo corrente; ci sarà una tensione ai capi del pannello ma dentro il pannello vedremo, se si potesse vedere, solo una gran folla di elettroni positivi e negativi attorno ai rispettivi poli verso l'esterno. Se colleghiamo i suoi conduttori ad un qualsiasi dispositivo, per esempio una lampada, gli elettroni positivi passeranno subito, attraverso la lampada, dal polo positivo al polo negativo in quantità costante (determinato dalla resistenza della lampada), mantenendola accesa finché c'è il sole, ovvero finché dentro il pannello gli elettroni continuano a dividersi fra loro recuperando quelli che rientrano dal polo negativo. Se colleghiamo una batteria, avviene lo stesso movimento ma, in questo caso, il passaggio di questi elettroni è limitato dal fatto che dentro la batteria, questi elettroni forzano gli stessi ad avvicinarsi separati ai due poli e, quando sono sempre più separati (aumento della tensione della batteria) non c'è più quella forza che permette alla corrente (elettroni) di transitare dal regolatore di carica alla batteria. In questa situazione, gli elettroni del pannello fotovoltaico restano parcheggiati attorno ai rispettivi poli perché non sono spinti ad uscire, come gli stessi elettroni se ne stanno buoni buoni dentro la batteria quando non la usiamo. A questo punto, so bene che la circolazione degli elettroni va dal polo positivo al polo negativo solo per convenzione (è stato sempre così vangelizzato) mentre, in realtà, avviene il contrario e so anche bene che parlare semplicemente di elettroni è sbagliato ma ho usato questi termini per non ingarbugliare oltre chi mi legge. Giovanni

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Ben diverso è un accumulatore da un generatore, a volte le similitudini con l'idraulica peccano un po', ripeto se il pannello raccogliesse l'acqua per travasarla nella bidone e questo fosse pieno, tracimerebbe da qualche parte.
Qui non vedo nessun docente e nessun alunno, solo qualcuno che ha dei dubbi che nessuno, al momento, riesce a spiegarsi.
 

In risposta al messaggio di Giuliopgn del 22/03/2022 alle 19:49:34

Ben diverso è un accumulatore da un generatore, a volte le similitudini con l'idraulica peccano un po', ripeto se il pannello raccogliesse l'acqua per travasarla nella bidone e questo fosse pieno, tracimerebbe da qualche parte. Qui non vedo nessun docente e nessun alunno, solo qualcuno che ha dei dubbi che nessuno, al momento, riesce a spiegarsi.  

Guarda che non serve che scrivi che non ci capisci nulla in campo elettrico , lo si  capisce da soli. Per la prima volta volevo fare i complimenti a Giovanni per quanto scritto e per la pazienza che ha con te e poi togliti dubbi sulle capacità di Emme 48 che su questo forum nessuno è meglio di lui in campo elettrico e te lo dice uno che ha 55 anni di esperienza il mese prossimo sempre se ti bastano come referenze e comunque il consiglio che ti darei se non ti offendi è di studiare un pochettino e non credo che quanto ho scritto sia offensivo nel qual caso sono sempre pronto a porgere le mie scuse.

Penso che le persone che scrivono non hanno bisogno di difendersi o di essere difesi da altri, sono discorsi tecnici, puoi anche non leggere.

Ciao a tutti, come diceva Marco, fatto 100 l'irraggiamento solare il 20% viene trasferito in energia elettrica alla batterie ed il restante 80% si trasforma in calore sul pannello fotovoltaico, un pò come succede nei motori a scoppio, se la batterie è carica al 100% tutta l'energia elettrica prodotta dal pannello si trasforma in calore da dissipare, ed analogamente come un motore a scoppio in folle non produce energia meccanica per muovere il mezzo tramite la trasmissione ma solo calore ( sono stato molto semplicistico )