Le applicazioni del fotovoltaico
Dagli anni '70 l'energia fotovoltaica è presente nella quotidianità della nostra vita moderna. Basti pensare alle calcolatrici tascabili o agli orologi ricaricabili con energia solare molto in voga in quegli anni. Piccole applicazioni basate su potenze infinitesimali d'energia, da 0,01 a 0,1 Watt, ma sufficienti per far conoscere l'opportunità del fotovoltaico a un ampio pubblico.

Le prime applicazioni a pannelli solari
Negli anni '80-'90 il fotovoltaico è stato vittima del suo iniziale successo nelle applicazioni micro (le citate calcolatrici da tavolo) e nella piccola elettronica di consumo. Il suo sviluppo per potenze d'energia maggiori si scontrava con i costi crescenti e con risultati poco competitivi rispetto alle altre fonti d'energia. In quegli anni, il petrolio raggiunse una duratura stabilità con bassi prezzi al barile disincentivando qualsiasi investimento nelle energie alternative. Nel corso degli anni '90 la crescente evidenza sui danni dell'inquinamento creò una nuova sensibilità al problema energetico e un rinnovato interesse al fotovoltaico. Nel frattempo la ricerca tecnologica aveva comunque fatto il suo corso realizzando pannelli solari fotovoltaici con rendimenti sempre più elevati e con rapporto prezzo/rendimenti decrescenti.


Come possono essere utilizzati i pannelli solari fotovoltaici?
Sistemi isolati. Permettono di erogare energia in luoghi ameni e remoti, riducendo in questo modo i costi sociali dell'allaccio alla rete elettrica. Possiamo fare molti esempi pratici: la segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio (centraline, telecamere ecc.), i sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, l'illuminazione nei parchi pubblici, la fornitura di energia per case isolate. La possibilità di creare impianti indipendenti dalla fornitura di elettricità della rete nazionale consente di posizionare macchine e dispositivi in contesti isolati o difficilmente raggiungibili.


Sistemi connessi in rete. Sono impianti in grado di cedere l'energia elettrica prodotta alla rete elettrica nazionale e ottenere in cambio una tariffa, compensando il costo della bolletta elettrica. L'approvazione del "conto energia" ha reso possibile ottenere un reddito netto positivo (profitto) dalla cessione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari . Chi possiede ampie superfici esposte al sole, ad esempio capannoni, cortili, parcheggi ecc. può sfruttarle per produrre energia elettrica dai pannelli solari e cederla alla rete nazionale ottenendo un reddito dalla vendita. Le superfici coperte da moduli fotovoltaici trasformano l'energia solare in energia elettrica.


Sistemi anti black-out. L'energia elettrica prodotta dai pannelli solari può anche essere accumulata e rilasciata in modo programmato o durante i periodi di black-out, consentendo un supporto al sistema di continuità.


Sistemi integrati nell'edilizia sostenibile. Nel prossimo futuro il fotovoltaico diventerà sempre più parte integrante dei progetti edilizi. Scenari futuri in cui i moduli fotovoltaici si differenzieranno per assumere l'aspetto esteriore di tegole fotovoltaiche, di pareti fotovoltaiche, di finestre fotovoltaiche in grado di generare energia elettrica. In pratica, i pannelli fotovoltaici del futuro scompariranno dalla vista ma saranno sempre più presenti nella vita quotidiana, con un notevole vantaggio anche sotto il profilo del minore impatto sul paesaggio.


Minifotovoltaico. Negli ambienti domestici e condominiali i pannelli solari di piccole dimensioni possono alimentare dispositivi situati in zone non raggiunte dal servizio elettrico, ad esempio i pannelli solari possono alimentare lampioni nel giardino senza ausilio della rete elettrica. Gazebo solari e piccoli tetti fotovoltaici possono essere buon complemento della rete per diminuire i costi della bolletta.

Filtri Passivi

Si dicono passivi perché non vi sono componenti attivi : la resistenza e il condensatore dissipano potenza, quindi sono passivi.
I filtri passivi si dividono in 2 categorie:
1. A polo singolo:è basato sulla combinazione di resistori, capacitori e induttori. Sono circuiti RC, RL, LC e RLC. Sono chiamati "filtri passivi", perché il loro funzionamento non dipende da una fonte di alimentazione esterna.
Gli induttori bloccano i segnali ad alta frequenza e conducono quelli a bassa frequenza, mentre i capacitori si comportano al contrario.
Un filtro in cui il segnale passa attraverso un induttore, o nel quale un capacitore fornisce un percorso verso terra, presenta quindi minore attenuazione ai segnali a bassa frequenza che a quelli ad alta frequenza ed è un filtro passa-basso.
Se il segnale passa attraverso un capacitore, o ha un percorso a terra attraverso un induttore, allora il filtro presenta un'attenuazione minore per i segnali ad alta frequenza che per quelli a bassa frequenza, ed è un filtro passa-alto.
I resistori da parte loro non hanno la proprietà di selezionare le frequenze, ma sono aggiunti a capacitori e induttori per determinare le costanti di tempo del circuito, e quindi le frequenze a cui essi rispondono. A frequenze molto alte (maggiori di circa 100 megahertz), a volte gli induttori sono semplicemente fatti da un singolo anello o da una striscia di lamina metallica, e i capacitori da strisce metalliche adiacenti. Tali strutture, che sono utilizzate anche per fare adattamento di impedenza, sono chiamate stub.
2. Multipolari:I filtri di secondo ordine sono misurati con il loro fattore di qualità o fattore Q. Si dice che un filtro ha un Q alto, se seleziona o inibisce un intervallo di frequenze stretto, relativamente alla sua frequenza centrale.


Per filtri elementari passivi si distinguono tre tipi di circuiti:
• Passa basso(PB);
• Passa alto(PA);
• Passa banda(P.banda);
PASSA-BASSO
Il circuito rappresenta un filtro passa-basso.Si dice filtro passa basso un circuito che fa passare in uscita solo le frequenze più basse di un'altra prefissata. La frequenza prefissata, che viene scelta a piacere, viene detta frequenza di taglio e la indichiamo con ft.
Possiamo vedere come il condensatore è un componente che conduce molto le alte frequenze mentre attenua e non fa passare le basse frequenze; nel nostro caso, però, il condensatore non è posto in serie tra ingresso e uscita ma in parallelo all'uscita, quindi le altre frequenze vengono messe in corto circuito dal condensatore verso massa, e non le ritroviamo in uscita; mentre in uscita ritroviamo solo le basse frequenze; quindi il filtro si comporta da filtro passa basso.
Per calcolare la frequenza di taglio si usa la seguente formula:
ft = 1/ 2 pi greco RC

Se indichiamo con Vi la tensione di ingresso e con Vo la tensione di uscita il diagramma del filtro è in funzione della frequenza.Possiamo vedere come a frequenza zero l'uscita assume il massimo valore, cioè Vo = Vi; in corrispondenza della frequenza di taglio ft l'uscita =Rad.quadrata). 2,(assume il valore Vo = Vi/
Si dice frequenza di taglio di un filtro quella frequenza alla quale l'attenuazione del filtro, cioè il rapporto tra tensione di uscita e tensione di ingresso è uguale a 1/ 2,cioè:
2Vo/Vi=1/
Per frequenze superiori alla ft vediamo che la curva scende verso il basso e quindi la tensione in uscita risulta molto attenuata.


PASSA-ALTO

Il circuito rappresentato è un filtro passa-alto.Si dice filtro passa alto un circuito che fa passare in uscita solo le frequenze più alte della frequenza di taglio ft.
Possiamo vedere come il condensatore è un componente che conduce molto le alte frequenze mentre attenua e non fa passare le basse frequenze; nel nostro caso il condensatore è posto in serie tra ingresso e uscita quindi le altre frequenze vengono messe in corto circuito dal condensatore e le ritroviamo in uscita; mentre per le basse frequenze il condensatore si comporta come un circuito aperto, quindi le basse frequenze non riescono a passare; il filtro si comporta da filtro passa alto.
Per calcolare la frequenza di taglio si usa la seguente formula:

Ft = 1/2πRC

Se indichiamo con Vi la tensione di ingresso e con Vo la tensione di uscita il diagramma del filtro è in funzione della frequenza.Possiamo vedere come a frequenza zero l'uscita assume il valore zero; per frequenze inferiori a ft la curva si mantiene molto bassa, quindi le basse frequenze non passano.

L'NE555 è un circuito integrato che contiene un multivibratore che può essere configurato come monostabile (timer), come astabile (oscillatore) e come bistabile (flip-flop) permettendo la realizzazione di numerosissime applicazioni diverse.

Questo integrato è stato inventato e progettato da Hans R. Camenzind nel 1970 e introdotto nel mercato nel 1971 dalla Signetics (successivamente acquisita da Philips). Il nome originale era SE555/NE555 e deriva dal fatto che al suo interno ci sono tre resistori collegati in serie ciascuno del valore di 5 kΩ che forniscono, tramite il principio del partitore di tensione, i potenziali di riferimento di 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione ai comparatori interni al dispositivo. La durata dell'impulso o il periodo dell'oscillazione è regolabile da alcune decine di microsecondi ad alcune decine di minuti.

Il circuito interno di questo integrato è formato da 23 transistors, 2 diodi e 16 resistori che compongono oltre al già citato partitore per ottenere le tensioni di riferimento, due comparatori, un latch e uno stadio di potenza per pilotare il carico. Il tutto viene fornito normalmente in un contenitore plastico a 8 pin DIP, ma esistono versioni in contenitore metallico e in vari contenitori SMT.

Esistono numerose varianti del circuito base, oltre alle varie versioni CMOS a basso consumo esiste l'NE556 che è composto da due NE555 nello stesso contenitore (in questo caso DIP a 16 pin) e l'NE558 che è invece formato da 4 unità con connessioni e caratteristiche leggermente diverse dall'NE555.

Il timer 555 è uno dei più popolari e versatili integrati mai prodotti: nonostante l'età del progetto viene ancora oggi fabbricato ed utilizzato largamente grazie alla sua semplicità d'uso, economicità e stabilità. Nel solo 2003

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