Impianti fotovoltaici a concentrazione

Solarte offre, un’innovativa gamma di prodotti che consentono la realizzazione di “impianti fotovoltaici a concentrazione”.

Tali soluzioni consentono di ottenere il riconoscimento di una specifica e migliorativa tariffa incentivante, riservata a questa particolare tipologia di impianti.

Generalità

Il principio è semplice: visto che il silicio è la parte costosa del sistema e che la stessa cella fotovoltaica può teoricamente produrre più energia se esposta a flussi luminosi superiori, si impiega qualche sistema per concentrare molta luce solare su una ridotta quantità di celle fotovoltaiche di grande efficienza. Vari esempi di sistemi a concentrazione sono stati sperimentati nei decenni passati ricorrendo alle più varie soluzioni ed accumulando un notevole, anche se poco noto, bagaglio tecnico che ne ha dimostrato la funzionalità. La convenienza economica è stata per molto tempo un problema per la scarsa disponibilità di celle fotovoltaiche progettate per operare in concentrazione e di sistemi di raffreddamento movimentazione ed inseguimento solare affidabili. Recentemente, tuttavia, tutte queste tecnologie hanno raggiunto, per motivi indipendenti, un grado di maturazione sufficiente per sviluppare sistemi affidabili ed economicamente convenienti. Il punto chiave per comprendere i potenziali vantaggi economici di questa tecnologia è che la maggior parte dei materiali e delle risorse impiegate nella costruzione di un sistema a concentrazione sono costituiti da superfici riflettenti, supporti e sistemi di movimento e controllo, le cui filiere industriali sono già mature nella nostra realtà produttiva. La quantità di celle fotovoltaiche impiegate, il cui mercato ha invece una offerta “rigida”, è grandemente ridotta. Questo tipo di sistemi può quindi avvantaggiarsi di economie di scala molto di più dei sistemi a pannelli piani vincolati ad un materiale di alto costo intrinseco.

Componenti

Esistono vari tipi di pannelli a concentrazione; in generale, i pannelli fotovoltaici a concentrazione hanno una parte di ottica che serve a concentrare la luce solare che la investe su un’area di celle solari di dimensione inferiore. Questa parte di ottica è generalmente costituita da lenti o specchi incurvati. Vi sono pannelli che lavorano a bassa concentrazione (1.5 – 5 volte il livello di illuminazione standard sulle celle), media (da circa 5 soli a circa 100), alta (da 100 a 500 circa) e altissima (> 500 soli). Mentre per concentrazione bassa (fino a circa 2 soli) è possibile usare pannelli statici, per concentrazioni superiori è necessario un sistema di inseguimento (tracker) che faccia puntare i pannelli verso il sole. L’inseguimento solare, già impiegato anche con pannelli di tipo standard, permette una produzione di energia superiore di circa 30-35% rispetto a quella prodotta con moduli fissi poiché permette ai pannelli di prendere sempre il massimo irraggiamento. Le diverse tecnologie attualmente in gioco per il CPV sono state illustrate da Maike Wisenfahrt del Fraunhofer Institute. I sistemi di concentrazione sono diversi: dalle lenti Fresnel ai dispositivi a specchi. Caratteristica comune l'uso di celle fotovoltaiche di dimensioni piccole e altissime efficienze. La tipologia su cui ci si sta focalizzando maggiormente sono le cosiddette celle multi-junction, che hanno raggiunto valori di efficienza superiori al 40% (43,5% il record).

Questi impianti hanno efficienze del 30-35% contro i 15-18% del fotovoltaico tradizionale e il costo del chilowattora da CPV si prevede calerà dagli attuali 0,26 Euro/kWh fino a 0,08 nel 2015. A questo si aggiunga il fatto che la produzione del fotovoltaico a concentrazione, grazie ai sistemi di inseguimento, è alta non solo nelle ore centrali della giornata come per il FV convenzionale, ma anche in altre fasce orarie in cui la domanda è alta e l'elettricità viene pagata di più; tutto ciò rende tale tecnologia molto competitiva.