Fotovoltaico a concentrazione: nuovo record di efficienza dagli Stati Uniti

Per gli Stati Uniti il mese di Aprile 2013 è stato certamente un periodo da ricordare per quanto riguarda la sperimentazione dell'installazione di impianti CPV, Concentrating Photovoltaics ovvero dell'impiantistica fotovoltaica a concentrazione, tecnologia in grado di sfruttare l'irraggiamento solare in maniera più efficiente e per più ore giornaliere rispetto al fotovoltaico tradizionale, per produrre energia pulita a costi minori. Vediamo di cosa si tratta.

La sperimentazione della Amonix

Dalla fine del mese di Febbraio 2013, a Golden, località a stelle e strisce situata in Coloradosono partiti test operativi in condizioni reali per la sperimentazione di pannelli fotovoltaici CPV di ultima generazione per impianti a concentrazione realizzati dall'azienda californiana Amonix, specializzata in design e produzione di sistemi CPV ad energia solare.

In soli due mesi, i test hanno portato risultati incredibili e cioè al conseguimento di un picco di efficienza fotovoltaica con un valore del 36%, calcolato nella metà del mese di Marzo 2013 con una DNI di 876 W/m2 su temperatura ambiente pari a 16° e velocità del vento di 1m/s.

Una nuova meta raggiunta rispetto al precedente picco del 34,2% registrato sempre dalla Amonix nel Maggio 2012 e, soprattutto, se paragonato al valore del 17% solitamente raggiunto da un comune pannello fotovoltaico.

La valutazione conclusiva finale è stata da nuovo record mondiale, con un tasso medio di efficienza esterna del 34,9% raggiunta in condizioni operative standard internazionali da un impianto fotovoltaico a concentrazione di 900 W/m2 su temperatura ambiente pari a 20°C e velocità del vento di 2m/s.

 

Le celle innovative 

Gli importanti risultati sono stati conseguiti grazie all'installazione di un'innovativa cella solare multigiunzione prodotta dall'americana Spectrolab Inc, società consociata e interamente controllata dalla Boeing Company.

La Spectrolab è attualmente il più grande produttore mondiale di celle solari per l'industria spaziale, capace di produrre celle solari con un rendimento minimo medio del 28,3% a massa d'aria tra 0° e 28 ° C.

Queste celle innovative e capaci di captare lo spettro solare e catturare la radiazione in più frequenza d'onda, attualmente detengono il record mondiale per l'efficienza del 40,7% con potenza nominale annuale di oltre 500 MW per impianti a concentrazione. 

I raggi del sole vengono catturati da sistemi ottici composti da specchi o lenti atti a scindere la luce in più frequenze ed inviarla a micro celle specializzate che riescono a così ad aumentarne la potenza e concentrarli maggiormente fino ad oltre 100 volte rispetto ai sistemi a celle tradizionali.

Il tutto con una netta riduzione di costi dato il minore utilizzo di materiali come il Silicio in favore dei semiconduttori all'Arseniuro di Gallio e Indio, più efficienti, meno costosi e che forniscono un livello senza precedenti di libertà nella progettazione delle celle solari grazie alla flessibilità nella selezione della band gap, non vincolata dalla costante dei substrati comuni.

Sistema di specchi in un impianto a concentrazione

(Particolare inerente il sistema di lenti e specchi in un impianto fotovoltaico a concentrazione)

L'instancabile ricerca americana

All'inizio del 2013, la Amonix ha inoltre siglato un accordo di coosviluppo insieme alla società sviluppatrice di celle solari multigiunzione ad alta efficienza per sistemi CPV Solar Junction, di Silicon Valley, azienda che nello scorso mese di ottobre 2012 superò un proprio record personale raggiungendo un'efficienza di potenza installata per impianti a concentrazione pari al 44%.

L'industria solare americana si dimostra dunque ai primi posti per tutto quello che concerne la ricerca e gli studi nel campo delle energie rinnovabili ed in particolare per il miglioramento dell'efficienza produttiva dell'impiantistica fotovoltaica a concentrazione.

Questa tecnologia ad alta efficienza, se ben sfruttata, può diventare nettamente funzionale se applicata alle aree più assolate del Pianeta, poichè in grado di raggiungere livelli di prestazione massimale ed ottimale in presenza di luce diretta.

Si prevede infatti che installazioni di questa tipologia potrebbero arrivare a superare i 12 gigawatt entro il 2020 se localizzate principalmente in luoghi ad elevata insolazione.

AutoreDott.ssa Elisabetta Berra

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