Impaginato Atti.pub - Archivio Nucleare

Nucleare: la ripartenza dopo il referendum ATTI pagina 21
Appendice alla Relazione dell’ingegner Giorgio Prinzi
Il fotovoltaico in uno scritto del secolo scorso
Il testo che segue è la trasposizione integrale, a
meno delle illustrazioni, delle pagine da 96 a 107
del volume “Le alternative al petrolio” edito in Roma
nell’ottobre 1982, ma ancora di grande attualità.
Le illustrazioni inserite in queste pagine provengono
da raccolte di diapositive di presentazioni in
power point tenute in più occasioni dall’Autore.
7 LE CELLE FOTOVOLTAICHE
I pannelli solari piani ed i captatori con concentrazione
sfruttano l'aspetto termico dell'energia solare;
qualora si voglia ottenere dal sole energia
elettrica è necessario trasformare l'energia termica
captata in meccanica, quindi, a mezzo di un
generatore azionato dalla operatrice meccanica,
in energia elettrica,
Esistono, tuttavia, dei dispositivi detti celle fotovoltaiche,
che consentono di convertire direttamente
l'energia solare in energia elettrica, senza dover
passare attraverso la mediazione dell'energia
meccanica. Per capire come ciò possa avvenire
faremo ricorso ad esempi analogici di facile comprensione.
Prendiamo alcune monetine (sei) e facciamo un
giochetto facile ed immediato. Mettiamo in fila e
ben a contatto tra loro cinque di queste monetine;
su quattro, cominciando da destra verso sinistra,
poniamo le dita della mano sinistra (indice, medio,
anulare e mignolo) in maniera da impedirne ogni
movimento. Prendiamo, ora, la sesta monetina e
muovendoci sul prolungamento ideale della fila
urtiamo la monetina che stiamo trattenendo con
l'indice; immediatamente, pur rimanendo fermo il
treno delle prime quattro monetine, la quinta
schizzerà via con tanta maggiore energia quanto
maggiore sarà stata quella fornita nell'urto.
L'esperimento riesce molto più suggestivo quando
lo si esegue con delle biglie, ad esempio palle da
biliardo, sospese ad un filo flessibile ed inestensibile,
della medesima lunghezza per tutte le biglie
in modo che tutti i loro baricentri giacciano su una
retta parallela al piano orizzontale e tutti i fili di
sospensione passanti per i rispettivi baricentri, al
tempo stesso, siano paralleli tra loro e consentano
il contatto tra le varie biglie, che così si trovano
a formare un treno di pendoli.
Se ora spostiamo una delle biglie di estremità
sull'arco di circonferenza massima consentito dal
vincolo nel piano passante per i baricentri delle
biglie e per i loro punti di aggancio (altra estremità
del filo), essa, nel ricadere, comunicherà il moto,
analogalmente a quanto era avvenuto con le
monetine, alla biglia dell'estremità opposta, arrestandosi;
quest'ultima biglia, a sua volta, dopo
aver compiuto una oscillazione urterà la biglia
immediatamente vicina, comunicando il moto a
quella dell'altra estremità, e così via alternativamente
sino a quando il sistema, dissipata l'energia
iniziale, tornerà in quiete.
Se si vuole l'esperimento può essere ripetuto
ponendo in fila su un biliardo alcune biglie, delle
quali, con un tiro che dovrà essere eseguito in
asse, verrà bocciata quella che si trova ad una
estremità. Nell'urto la biglia bocciante si arresterà,
quella dell'estremità opposta si metterà in moto
con la stessa quantità di moto della precedente.
Il fenomeno che porta alla generazione di energia
elettrica quando particolari dispositivi (le celle
fotovoltaiche) vengono investiti da energia radiante,
può essere paragonato a quello del treno di
biglie o di monetine.
Il fotone che arriva sul dispositivo, infatti, può
essere immaginato come una biglia che urti l'ultima
di una serie di sfere disposte in fila su un
piano, comunicando la sua energia ad un elettrone,
il quale, a sua volta, può essere assimilato
alla biglia dell'estremità opposta.