Fotovoltaico a concentrazione: come integrarlo in architettura
Il fotovoltaico a concentrazione è l'ultima trovata in campo di innovazione fotovoltaica poiché sfrutta la luce solare in maniera più efficiente rispetto alle metodologie tradizionali. È un sistema ad altissima efficienza energetica, a basso costo di produzione e capace di produrre energia per più ore al giorno rispetto a quello tradizionale.
(Fotovoltaico a concentrazione)
- Come funziona un impianto fotovoltaico a concentrazione?
Come tutti gli impianti fotovoltaici anche quello a concentrazione trasforma in maniera diretta le radiazioni solari in energia elettrica pulita attraverso l'effetto fotovoltaico, le novità sono:
- Particolari pannelli in cui la luce solare viene concentrata attraverso sistemi ottici su celle fotovoltaiche speciali, ad alta efficienza energetica, in grado di ricevere l'irraggiamento concentrato e trasformarlo in energia elettrica;
- La presenza di uno o più inverter;
- Da diversi componenti elettrici minori.
Per utilizzare al meglio questa concentrazione di raggi solari generalmente gli impianti fotovoltaici a concentrazione sono realizzati come impianti ad inseguimento solare, ovvero strutture in grado di seguire l'orientamento del sole durante la giornata per sfruttare al massimo l'intero arco di irraggiamento.
L'efficienza energetica è del 43% con una stima di potenza elettrica di 42,5 W e una potenza termica di 18,27 W. La perdita di efficienza negli anni è molto bassa: il 4% in 10 anni e il 7,5% in 25 anni. Risulta essere 2,4 volte più efficiente di un pannello fotovoltaico tradizionale.
- LE TIPOLOGIE DI PANNELLI PRESENTI SUL MERCATO
I pannelli esistenti si differenziano a seconda del tipo di ottica rifrattiva usata e a seconda del tipo di geometria della cella, ma per tutti la cella in silicio costituisce solo una piccolissima parte della totalità del pannello. Oramai si sa che è proprio la lavorazione del silicio e la quantità di silicio presente a causare un'elevata Embodied Energy, ovvero l'energia grigia necessaria per produrre l'energia.
- MANUTENZIONE DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO A CONCENTRAZIONE.
Generalmente si è riscontrato un calo di prestazione di questa tipologia di impianti a causa del cattivo tempo, essendo normalmente degli impianti esterni e posti in luoghi isolati. Per ovviare a questa problematica è possibile integrare l'impianto nelle partizioni esterne di un edificio. Protette da vetri così da assicurare un perfetto funzionamento del sistema.
- PROGETTO HCPVT: FV A CONCENTRAZIONE LOW COST E SUPER EFFICIENTE.
È un progetto svizzero che permette di realizzare impianti leggeri, resistenti ed economici con l'aggiunta di una tecnologia ancora più avanzata che aumenterà in maniera esponenziale l'efficienza energetica degli impianti a concentrazione: tripla giunzione delle celle fotovoltaiche.
Andrea Pedretti, capo progetto, ha spiegato così il HCPVT: "l design del sistema è elegantemente semplice. Abbiamo sostituito acciaio e vetro costosi con lamine pressurizzate e metallizzate semplici e low cost. I piccoli componenti high-tech possono essere prodotti in Svizzera con il restante lavoro di assemblaggio e costruzione fattibile nella regione d'installazione. Ciò ci guida verso una situazione dove vincono tutti, dove il sistema è competitivo a livello di costi e crea lavoro in entrambe le regioni."
Il problema che si propone con gli impianti fotovoltaici, anche con quelli eolici, è la loro integrazione con il paesaggio. Molti sono scettici che questo connubio sia possibile senza andare ad intaccare qualche parametro importante quale l'efficienza ma si sta cominciando a pensare alla possibilità di integrare gli impianti negli edifici tanto di nuova costruzione quanto nella riqualificazione di quelli già esistenti. Molti sono i progetti, come gli stanziamenti, per la creazione di nuovi moduli di CPV (Concentrated Photovoltaic) che saranno completamente integrabili in architettura.
Al CASE (Center of Excellence of Syracuse University) stanno sperimentando il sistema "Integrated Concentrating Soalr Façade System" voluto da Anna Dyson, professoressa associata presso le facoltà di Ingegenria ed Architettuta del Renseelaer Polytechnic Institute di New York.
(Fotovoltaico a concentrazione: a specchio)
Questo sistema prevede un pannello composto da moduli a forma troco piramidale con funzionamento Phocus Lens, con la base maggiore costituita da una lente di Fresnel e la base minore è composta dalla cella in silicio. I sistemi ottici presenti rifrangono le radiazioni solari incidenti sulle celle fotovoltaiche in silicio di dimensioni inferiori a quelle standard e, grazie a un tubo a spirale che le circonda trasportando acqua fredda per mantenere la temperatura al di sotto dei 25°C, si può produrre allo stesso tempo anche energia termica. Oltre alla creazione di energia termica l'aria calda raccolta nelle piramidi garantisce una migliore stabilità dell'intero modulo che altrimenti, surriscaldandosi, perderebbe la sua efficienza. I diversi pannelli sono uniti tra di loro da elementi verticali in vetro, stabilizzati tramite un sistema che garantisce il movimento in entrambe le direzioni, permettendo così di seguire il sole e catturare tutto l'irraggiamento possibile e garantire un alto grado di efficienza. Nell'inseguire il sole i moduli fungono anche da schermatura solare essendo costituiti da vetro e permettono un'ottima illuminazione naturale diffusa degli ambienti. In poche parole questa sistemazione crea edifici con "facciate solari" tenendo conto non solo dell'impatto ambientale ma anche dell'estetica. Il design risulta molto stimolante perché la loro dinamicità crea un ambiente sempre diverso a secondo dell'inclinazione del sole, inoltre permette ai suoi abitanti di fruire di un'ottima vista verso l'esterno.
