I pannelli fotovoltaici a concentrazione permettono di produrre energia elettrica nella stessa maniera dei moduli classici, ma con una differenza, sono molto più efficienti. Se prendiamo ad esempio a riferimento un pannello della Sunpower della serie E20, quello con il massimo rendimento, arriviamo ad un 20%. Un’ottima performance, mediamente i pannelli fotovoltaici da 250 watt si attestano su valori medi del 13-15%. Quelli a concentrazione, Cpv, sono capaci anche di raddoppiare l’efficienza e quindi di aumentare la produzione di energia elettrica. Si arriva a rendimenti che sfiorano il 40%. Da cosa dipende?
Dalla tecnologia che c’è dietro. Ogni modulo a concentrazione è composto da tante piccole cellule fotovoltaiche in cui viene installato uno specchio che raccoglie il raggio solare e lo concentra “sparandolo” addosso alla cella. La prima foto è abbastanza esplicativa di quello che accade. In Italia è stata realizzato l’impianto solare Archimede in provincia di Siracusa, chiamato così proprio in onore dell’ inventore greco che uso un sistema ustorio di specchio per bruciare le vele romane nell’ assedio della città.
C’è la fonte solare che colpisce il vetro, all’ interno del quale ci sono gli specchi che concentrano il raggio sulla cella. Ogni cella raggiunge temperature molto alte, i dissipatori di calore presenti nella parte posteriore servono a raffreddare.
Per fare ciò ed essere al massimo efficiente un pannello fotovoltaico a concentrazione deve essere dotato di un inseguitore mono assiale o biassiale, ovvero un motore montato su un supporto che sposti i pannelli e li esponga sempre in maniera ottimale al sole (vedere seconda foto). Alcuni sistemi inoltre usano sistemi di celle e multigiunzione. Ovvero strati di silicio messi uno sopra l’altro in ordine di spettro di banda. La cella più in alto cattura i fotoni con energia più grande e passa il resto dei fotoni che non riesce ad “acchiappare” a quella successiva e così via. Ciò aumenta ancora di più l’efficienza del pannello.
Torre Solare – Power Tower
I sistemi Power Tower utilizzano un sistema di ricezione centrale, che consente temperature operative più elevate e quindi maggiori efficienze. Gli specchi piani controllati dal computer (chiamati eliostati) tracciano il sole lungo due assi e focalizzano l’energia solare su un ricevitore nella parte superiore di un’alta torre. L’energia focalizzata viene utilizzata per riscaldare un fluido di trasferimento che produce vapore . Quando si utilizza il sale fuso come fluido di trasferimento e mezzo di accumulo di energia termica, lo stoccaggio di energia può essere efficacemente incorporato in questi progetti, consentendo una produzione di energia di 24 ore.
Costo di un impianto
Prezzi dei pannelli fotovoltaici a concentrazione: di base dovrebbero costare meno di un pannello fotovoltaico classico. Il perchè è presto detto, si usa molto meno cilicio per costruire una cella che è notevolmente più piccola visto che il raggio si concentra solo su una porzione di essa. Però il minor costo è bilanciato da spese superiori dovute all’inseguitore e dai sistemi di raffreddamento. Il sole concentrato solo su una piccola parte fa infatti scaldare tantissimo la cella che va raffreddata solitamente con sistemi a lamelle, tipo quelle dei dissipatori dei chip.
C’è poi il capitolo manutenzione. Il motore si usura, pensate che un sistema a concentrazione con inseguitore si sposta costantemente durante il giorno, assorbe anche energia.
A riferimento abbiamo il sistema Albero d’Oro dell’ italiana Beghelli. Un sistema chiavi in mano per una potenza da 8,16 kw che occupa 40 mq e misura 7,670 x 5,560 metri. Il costo si aggira sui 35 mila euro.
Pannello fotovoltaici a concentrazione su tetto
dagli Stati Uniti arriva un prototipo di un impianto del genere che per sua natura è difficile immaginare proprio su un tetto di un condominio o di una villa. Il rendimento medio del prototipo è stato del 30% contro il 17% medio di un sistema fotovoltaico convenzionale. QUI IL LINK AL TEST.
Domestico
Difficile trovare altri produttori oltre quelli citati per impianti residenziali. Abbiamo cercato e trovato anche CSPSOLAR che produce nel 2018 solare a concentrazione domestico , vedi: http://www.cspfsolar.it/prodotti/. Ovviamente dovete avere uno spazio adeguato, di 49 x 17 metri per sfruttare il sistema solare a concentrazione per la produzione di energia elettrica. Quello per la produzione di acqua calda è invece piú piccolo.