ENERGIA SOLARE

Tipi di pannelli • Solare termico • Solare a concentrazione • Fotovoltaico

Pannello solare termico Questo pannello sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo.

Pannello solare a concentrazione Questo metodo sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400 °C ~ 600 °C).

Pannello fotovoltaico Questo pannello sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce. Quando un flusso luminoso investe invece il reticolo cristallino di un semiconduttore gli elettroni passano nella banda di conduzione e generano corrente elettrica.

Produzione di energia I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Questi pannelli sfruttano l'effetto fotoelettrico. Questo effetto avviene quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale (generalmente semiconduttore) passa alla banda di conduzione. Questo genera energia elettrica.

Orientatori solari Gli orientatori vengono utilizzati per muovere i pannelli nella direzione di massima intensità luminosa per massimizzare il rendimento del pannello.

Sistema di orientamento automatizzato LEGO. Realizzato e programmato daLLa Classe IV ET

Motori, Sensori e Microcontrollori Gli elementi principali di cui è costituito il Robot, a parte ovviamente i pezzi LEGO, sono speciali dispositivi divisi fondamentalmente in: Microcontrollore: mini-computer in grado di memorizzare programmi creati dal computer e impiantatigli grazie ad un cavo USB. Motori: sono due motori elettrici pilotati dal microcontrollore ad esso collegati, essi sono stati montati in modo da poter muovere il pannello sia in orizzontale, col primo motore, sia in verticale. Sensori: sono degli apparecchi in grado di ricevere segnali dall’ambiente esterno; il primo è un sensore di contatto che indica l’avvicinamento del pannello alla battuta di finecorsa; l’altro è un sensore di luminosità che percepisce il livello di luminosità circostante.

Fase di posizionamento il Robot deve posizionarsi ad una posizione di “riposo” dalla quale cominciare a calcolare i gradi delle posizioni successive, per fare ciò si usano due dispositivi: un sensore di contatto che, una volta premuto, stabilisce l’orientamento orizzontale del pannello e, una battuta a terra del pannello che permette il calcolo dell’innalzamento a 90 gradi in verticale del motore che muove il pannello in verticale.

Fase di scansione Una volta collocato alla posizione di riposo, l’orientatore lego comincia le scansioni. Il dispositivo è dotato di un sensore di luminosità posto sopra i pannelli solari che permette di stabilire un valore standardizzato della luminosità dell’ambiente circostante al sensore. Muovendo il sensore in un ambiente, esso trasmette in tempo reale il valore di luminosità da esso valutata al microcontrollore collegato al pannello.

Spostamento Avendo a disposizione due motori collegati, il pannello si può muovere sia in verticale con un raggio di circa 60 gradi sia in orizzontale di oltre 180 gradi. Il pannello si alza di 20 gradi ed esegue una scansione orizzontale suddivisa in 6 spicchi dove in ciascuno il sensore di luminosità memorizza il valore della luce a cui è esposto. Una volta terminata la prima scansione, il pannello si alza di altri 20 gradi ed esegue una nuova scansione in senso opposto allo stesso modo della prima. Una terza scansione, dopo un’ennesimo innalzamento di 20 gradi termina il ciclo di scansione del pannello.

Riposizionamento Una volta terminata la fase di scansione e di movimento, il microcontrollore ha memorizzato all’interno della sua memoria i due valori di coordinate di altezza e larghezza alla quale il pannello ha trovato la luce maggiore. Per far si che il pannello solare abbia una posizione di riferimento per raggiungere quella posizione, bisogna riportarlo alla posizione di riposo dalla quale era partito prima dei vari movimenti. Pertanto si resettano i motori come nella prima fase utilizzando il sensore di contatto e la battuta a terra.

Puntamento luce massima Avendo memorizzato i valori necessari per calcolare la luce massima presente nell’ambiente circostante al pannello ed essendosi riposizionato alla posizione di riposo iniziale, il pannello è ora pronto a muoversi alla posizione dove aveva ricordato ci fosse la luce massima. I motori, dunque, spostano il pannello per il tempo necessario affinchè si ricollochino dove prima il sensore aveva campionato la luce massima. Il pannello rimane dunque esposto al sole per un certo periodo di tempo prima di ricominciare il ciclo da capo.