Tecnologia: Quali sono i moduli solari disponibili e come vengono installati
Hauke Schmidt
· 13.05.2024
Che si tratti di una piccola centrale elettrica sul balcone di casa, di diversi kilowatt di potenza sul tetto di un'abitazione o di un parco solare delle dimensioni di un ettaro vicino all'autostrada: sulla terraferma, il fotovoltaico è un elemento fondamentale per la sostituzione dei combustibili fossili e sta diventando sempre più popolare. Allo stesso tempo, molti armatori hanno un crescente desiderio di autosufficienza, cioè di indipendenza dall'alimentazione da terra o dai generatori diesel. Grazie alla tecnologia LED a risparmio energetico e alle grandi batterie al litio che possono essere caricate in modo efficace, negli ultimi anni le condizioni sono migliorate notevolmente.
Tuttavia, i naviganti chiedono sempre più comfort. Strumenti con grandi display a colori, potenti autopiloti, sistemi radar, inverter e un'ampia gamma di apparecchiature multimediali fanno parte della vita quotidiana a bordo tanto quanto i frigoriferi o i congelatori e la macchina del caffè a 230 volt. Complessivamente, il fabbisogno energetico degli yacht sta quindi aumentando anziché diminuire. Per questo motivo sono richieste fonti di ricarica aggiuntive. Il fotovoltaico è molto richiesto. "Stiamo riscontrando un'enorme richiesta", afferma Arne Gründel di Ferropilot. Lo specialista di elettronica vende i moduli del produttore svedese Sunbeam System.
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Sulla terraferma, l'ampia distribuzione sta facendo crollare i prezzi. Un modulo in vetro da 400 watt costa circa 100 euro, spedizione inclusa. Le centrali elettriche da balcone complete, con 1.000 watt di energia solare e un inverter da 600 watt, sono disponibili pronte per essere collegate a partire da 450 euro. Ciò corrisponde a 45 centesimi - 2,5 euro per watt. Per l'uso a bordo, tuttavia, gli economici moduli in vetro possono essere utilizzati al massimo su un rack. Sono pesanti, fragili, non possono essere calpestati e di solito hanno cornici in alluminio con spigoli molto vivi.
Diversi moduli solari per l'uso a bordo
Solo i moduli semi-flessibili sono adatti all'uso a bordo. Pur essendo costituiti dalle stesse celle, il loro costo varia da 2,7 a 11,0 euro per watt. Ciò è dovuto in parte all'eliminazione dell'IVA per gli impianti domestici e in parte alle diverse quantità.
I moduli fissi in vetro sono disponibili solo in alcune dimensioni e vengono prodotti in modo completamente automatico. Nel caso dei moduli semiflessibili, invece, ogni produttore prepara la propria zuppa in termini di formato, layout e assemblaggio delle celle, il che riduce il numero di unità e aumenta i costi di produzione.
A prima vista, è difficile distinguere un modulo da 50 euro da un modello di marca che costa dieci volte tanto. In realtà, la struttura di base dei moduli è più o meno la stessa. Le celle sono quasi esclusivamente di silicio monocristallino, inserite in un sandwich composto da diversi strati di plastica polimerica. Ma le somiglianze finiscono qui. Il modo in cui è costruito il sandwich influisce notevolmente sulla durata dei moduli. Un grado di flessibilità particolarmente elevato non è necessariamente la soluzione migliore. Le celle di silicio, spesse circa 0,16 millimetri, sono infatti fragili e reagiscono in modo estremamente sensibile a carichi puntuali e pieghe.
Se la struttura del modulo è troppo morbida, le celle possono essere danneggiate durante la manipolazione durante l'installazione. Anche l'uso mobile dei moduli morbidi è problematico. Più spesso il modulo viene spostato, più è probabile che le celle si rompano o che si verifichino problemi di contatto. I moduli dei produttori di marca sono quindi generalmente più rigidi.
Il produttore tedesco Sunware fa un ulteriore passo avanti. Una piastra portante aggiuntiva in alluminio a sandwich riduce il rischio di rottura delle celle e compensa le inevitabili differenze di temperatura nel modulo, aumentando così la durata delle celle.
Il sole ha una forte influenza sull'efficienza
A proposito di temperatura: i moduli solari si riscaldano notevolmente al sole, tanto che in estate si raggiungono spesso temperature di 70 gradi e oltre. Questo riduce l'efficienza, ma causa anche problemi meccanici: le celle di silicio hanno un'espansione termica molto bassa, a differenza del sandwich di plastica che le avvolge. Di conseguenza, il modulo lavora molto e le variazioni di lunghezza di alcuni millimetri sono all'ordine del giorno. Le aree problematiche sono le connessioni elettriche delle celle, che vengono letteralmente piegate e stirate e spesso si rompono. Meno rinforzi ha il modulo e più spessi sono i connettori, maggiore è il rischio.
I moduli con la cosiddetta tecnologia multi-busbar presentano un vantaggio, in quanto i singoli connettori sono più sottili e flessibili. Esiste anche un certo grado di ridondanza, per cui se un connettore di cella si rompe, l'intero modulo non si guasta immediatamente.
Tuttavia, molto dipende anche dalla lavorazione, come conferma Lasse Hochfeld della Flin-Solar di Kiel: "Con la nostra prima serie di moduli abbiamo avuto problemi di perdita prematura di potenza a causa di microfessure e problemi di contatto, nonostante fossero prodotti in Europa. Abbiamo quindi cambiato fornitore e siamo passati ai connettori multi-busbar. I moduli attuali sono molto più robusti".
Vantaggi e svantaggi dei moduli solari
Una parola sulle celle. I moduli più costosi sono spesso dotati di modelli Sunpower. Con un'efficienza fino al 24%, le celle sono spesso considerate il massimo. In pratica, però, Sunpower produce anche versioni diverse. "Le versioni top sono così costose che vengono utilizzate solo per applicazioni speciali come le gare", spiega Julian Schürer, fondatore e amministratore delegato di Sunware.
Secondo l'autore, le versioni normali hanno un'efficienza di circa il 22%, che non è molto diversa da quella delle celle convenzionali. Tuttavia, la cella Sunpower presenta dei vantaggi: il supporto in rame, relativamente solido, la rende meccanicamente più stabile e in grado di resistere meglio alle fluttuazioni di temperatura.
"Uno svantaggio è che non può essere tagliato, quindi sono possibili solo moduli con celle intere. Con le celle tradizionali, invece, possiamo tagliare le dimensioni individualmente. Per questo motivo non utilizziamo le celle Sunpower per i moduli standard", spiega Schürer.
In generale, il mercato offre attualmente un'ampia gamma di opzioni di bordo. Si va dalla semplice borsa solare per uso mobile al pratico modulo per ringhiera o al paraspruzzi dotato di celle solari, fino a fornitori di energia personalizzati e integrati nella forma del ponte.
Tecnologia di connessione
Designs
Varianti di installazione per moduli solari
Grazie alla loro superficie antiscivolo, i moduli semiflessibili sono facili da installare sul ponte, a condizione che si disponga di una superficie sufficientemente ampia e ragionevolmente piana. L'opzione più semplice è avvitarli. Per l'incollaggio è necessario un po' più di impegno. Le versioni autoadesive sono ideali, in quanto il rivestimento adesivo ha le proprietà adatte al modulo e quindi assorbe anche la dilatazione termica. I sigillanti permanentemente elastici a volte lasciano al modulo una libertà di movimento troppo limitata e difficilmente possono essere applicati senza sacche d'aria. Quando il modulo si riscalda al sole, l'aria si espande. Le fratture delle celle si verificano più frequentemente su tali colline. Gli sprayhood e i bimini possono essere una buona alternativa.
Molti fornitori hanno in programma moduli adatti. Si consigliano modelli meccanicamente robusti come le versioni rinforzate in carbonio di Sunbeam System o le serie TX o SX di Sunware. Le soluzioni mobili sono ideali per la ricarica occasionale presso l'ancoraggio. Il grande vantaggio è che i moduli possono essere allineati in modo da fornire la massima potenza e da non essere ombreggiati. Le cosiddette borse solari, spesso offerte con un regolatore di carica, sono particolarmente poco ingombranti. Tuttavia, il solito cablaggio delle borse è tutt'altro che adatto alla navigazione e difficilmente resistente alle intemperie. I moduli pieghevoli progettati per l'uso a bordo sono molto più robusti. Le soluzioni da appendere sono la specialità di Flin-Solar. Con i suoi modelli Sail e Kite, il produttore offre moduli che possono essere tirati all'interno dell'impianto. Ciò consente di realizzare superfici di moduli relativamente grandi. Il Flin-Rail, progettato per la ringhiera, è intelligente e può essere facilmente agganciato alla ringhiera e orientato verso il sole.
