Gli Impianti che sfruttano l’ energia solare si dividono in due principali categorie:

1)Gli  Impianti SOLARI TERMICI, con pannelli solari (termine tecnico:collettori solari)  che permettono di riscaldare l'acqua sanitaria per l'uso quotidiano senza utilizzare gas o elettricità. Si basano su un principio molto semplice: utilizzare il calore proveniente dal Sole e utilizzarlo per il riscaldamento o la produzione di acqua calda che può arrivare fino a 70° in estate, ben al di sopra dei normali 40°-45° necessari per una doccia. Entro certi limiti sono pertanto un efficace sostituto dello scaldabagno elettrico o della caldaia a gas per generare acqua calda per lavare piatti, fare la doccia, il bagno ecc.  Ogni pannello è composto da un radiatore in grado di assorbire il calore dei raggi solari e trasferirlo al serbatoio di acqua. La circolazione dell'acqua dal serbatoio al rubinetto domestico è realizzata mediante circolazione naturale o forzata, in quest'ultimo caso il pannello solare integra una pompa idraulica con alimentazione elettrica. l’impianto per riscaldare l’acqua  del serbatoio impiega circa 10 ore , il tempo cambia molto in base all'esposizione solare, alla stagione, alle condizioni meteorologiche e alla latitudine.  E nelle ore notturne, non essendoci produzione, è possibile  consumare  l’acqua riscaldata  durante il giorno.  Per fare un esempio: un pannello termico della dimensione di un metro quadro riesce a soddisfare in media 80-130 litri d'acqua calda al giorno alla temperatura media di 40°. Il consumo medio di acqua calda per persone è di circa 30-50 litri al giorno, pertanto un metro quadro di pannello dovrebbe soddisfare le esigenze d'acqua calda di 1-2 persone.  Per prevenire comunque gli imprevisti è consigliabile non eliminare del tutto  la caldaia  o lo scaldabagno, ma  di abbinarli all’impianto,  utilizzabili in caso di emergenza. 

In Italia godiamo di un'insolazione media di 1500 kWh/m2 ogni anno. Anche ipotizzando un rendimento medio dei pannelli solari termici, 160.000 mq di pannelli solari installati in una qualsiasi regione italiana farebbero risparmiare in bolletta circa 8 milioni di metri cubi di metano altrimenti utilizzati per alimentare le caldaia a gas o circa 80 Gwh di energia elettrica degli scaldabagno elettrici.

2)Invece gli Impianti SOLARI FOTOVOLTAICI, con pannelli composti da tanti moduli fotovoltaici, a loro volta formati da piccole celle collegate tra loro,  sono dispositivi  in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica mediante l’effetto fotovoltaico, meccanismo di funzionamento che si basa sull’utilizzo di materiali semiconduttori ( come il silicio).  In questi anni sono molteplici le aziende che si sono concentrate sulla produzione di questi impianti, tante le ricerche e gli esperimenti che sono stati fatti,  ma  per ora il silicio, in tutte le sue forme, è in assoluto il più utilizzato. 

Le tecnologie di realizzazione più comuni sono:

Moduli- Pannelli Cristallini

 Silicio monocristallino, in cui ogni cella è realizzata a partire da un wafer la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallo), opportunamente drogato in modo da realizzare una giunzione p-n;
Silicio policristallino, in cui il wafer di cui sopra non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati

Moduli- Pannelli a Film Sottile

    •    Silicio amorfo, in cui gli atomi silicei vengono deposti chimicamente in forma amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di sostegno. Questa tecnologia impiega quantità molto esigue di silicio (spessori dell'ordine del micron). I moduli in silicio amorfo mostrano in genere una efficienza meno costante delle altre tecnologie rispetto ai valori nominali, pur avendo garanzie in linea con il mercato. Il dato più interessante riguarda l'EROEI, che fornisce valori molto alti (in alcuni casi arrivano anche a 9), il che attesta l'economicità di questa tecnologia.
    •    Tellururo di cadmio (CdTe)
    •    Solfuro di cadmio (CdS) microcristallino, che presenta costi di produzione molto bassi in quanto la tecnologia impiegata per la sua produzione non richiede il raggiungimento delle temperature elevatissime necessarie invece alla fusione e purificazione del silicio. Esso viene applicato ad un supporto metallico per spray-coating, cioè viene letteralmente spruzzato come una vernice. Tra gli svantaggi legati alla produzione di questo genere di celle fotovoltaiche vi è la tossicità del cadmio ed il basso rendimento del dispositivo.
    •    Arseniuro di gallio (GaAs), una lega binaria con proprietà semiconduttive, in grado di assicurare rendimenti elevatissimi, dovuti alla proprietà di avere un gap diretto (a differenza del silicio). Viene impiegata soprattutto per applicazioni militari o scientifiche avanzate (come missioni automatizzate di esplorazione planetaria o fotorivelatori particolarmente sensibili). Tuttavia il costo proibitivo del materiale monocristallino a partire dal quale sono realizzate le celle, lo ha destinato ad un impiego di nicchia.
    •    Diseleniuro di indio rame (CIS), con opacità variabile dal 100% al 70% ottenuta mediante fori ricavati direttamente nel film.
Diseleniuro di indio rame gallio (CIGS)

Abbiamo cercato in rete e chiesto ai nostri esperti un approfondimento sui pannelli solari al vanadio , da lei citati. Ma a quanto ci risulta non sono in commercio, e non sappiamo nemmeno dirle se esistono.  
 
Il Vanadio è un metallo,  Circa l'80% del vanadio prodotto viene usato come lega ferro-vanadio o come additivo per l'acciaio,     •    leghe metalliche quali:
    ◦    acciai inossidabili speciali, ad esempio per produrre ferri chirurgici;
    ◦    acciai per utensili ad alta velocità e resistenti alla ruggine;
    ◦    mescolato a leghe di alluminio e titanio, usato nei motori jet ed in applicazioni aeronautiche.
    •    per via della piccola sezione d'urto con i neutroni di fissione, viene impiegato nell'industria nucleare.
    •    nastri di gallio-vanadio sono contenuti nei magneti superconduttori (175.000 gauss).
    •    composti di vanadio sono usati come catalizzatori nella produzione dell'anidride malonica e dell'acido solforico.
    •    il pentossido di vanadio (V2O5) è usato nelle ceramiche ed è anche un catalizzatore in alcuni processi industriali.
    •    il vetro rivestito di diossido di vanadio (VO2) blocca la radiazione infrarossa (ma non la luce visibile) ad alcune specifiche temperature.
Per finire il Vanadio in polvere è infiammabile e tutti i suoi composti sono considerati altamente tossici, causa di cancro alle vie respiratorie quando vengono inalati. Il più pericoloso è il pentossido di vanadio.
 
Non essendoci ancora in commercio pannelli che sfruttano le capacità del Vanadio, abbiamo fatto una ricerca sulle possibili relazioni  tra questo metallo e le tecnologie ecologiche:

-BATTERIE VANADIO REDOX

Questo tipo di batteria, ancora sperimentale, impiega le coppie redox del vanadio (V2+/V3+ al catodo e V4+/V5+ all'anodo), presenti nell'elettrolita in soluzione con acido solforico. Durante i cicli di carica/scarica vengono scambiati, tramite una membrana polimerica permeabile, gli ioni di idrogeno H+. La tensione delle celle è di 1,4-1,6 volt. Ha un'altissima efficienza, che in situazioni ottimali può raggiungere l'85%. La capacità di accumulo degli attuali impianti-pilota è di circa 30 Wh/kg; altri prototipi in fase di R&S hanno capacità di 50 Wh/kg.
Usi: Immagazzinamento di energia su larga scala.
Vantaggi: Efficienza elevata, numero di cicli carica/scarica e vita virtualmente illimitati.
Svantaggi: Sono tra le batterie in avanzato sviluppo più promettenti, ma difficilmente potranno diffondersi nella forma di accumulatori portatili.

Le batterie redox al vanadio possono raggiungere capacità elevatissime, rendendole adatte a grossi impianti di immagazzinamento di energia, dove possono servire a mediare la capacità produttiva di sorgenti energetiche molto variabili come sistemi eolici o solari, o per far fronte a improvvise richieste di corrente. Sono caratterizzate da un tempo di risposta estremamente veloce, e quindi sono adattissime a gruppi di continuità (detti anche UPS, dall'Inglese Uninterruptible Power Supply), dove possono sostituire batterie al piombo e generatori diesel.
Alcune installazioni operanti di batterie al vanadio sono:
    •    Un sistema UPS da 1,5 MW in una fabbrica di semiconduttori in Giappone
    •    Un compensatore d'uscita da 275 kW in un impianto eolico nelle Tomari Wind Hills presso Hokkaido (Giappone)
    •    Un compensatore d'uscita da 200 kW, 800 kWh nella fattoria eolica di Huxley Hill sull'isola King (Tasmania)
    •    Un livellatore di carico da 250 kW, 2 MWh in uso a Castle Valley, Utah (U.S.A.)
    •    Una batteria a flusso da 12 MWh sta per essere installata nella fattoria eolica di Sorne Hill, Donegal (Irlanda).

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FONTI:

Solare termico

http://www.ecoage.it/pannelli-solari-termici.htm

http://www.energiaarcobaleno.com/solare-termico/index.html

Solare Fotovoltaico

http://www.mercidolci.it/fotovoltaico/faq.html
http://it.wikipedia.org/wiki/Impianto_fotovoltaico
http://it.wikipedia.org/wiki/Modulo_fotovoltaico

pannello fotovoltaico  costruito con silicio amorfo
http://www.ecorete.it/solare-pannelli-fotovoltaici-moduli-amorfo-fv40.php

Vanadio
http://it.wikipedia.org/wiki/Vanadio
http://it.wikipedia.org/wiki/Accumulatore_di_carica_elettrica#Batteria_V...
http://it.wikipedia.org/wiki/Batterie_redox_al_vanadio#Applicazioni
http://www.vrb.unsw.edu.au/