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Modulo fotovoltaico a concentrazione

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Modulo fotovoltaico a concentrazione

Autorevoli analisti internazionali prevedono un trend di sviluppo della tecnologia fotovoltaica a concentrazione particolarmente sostenuto nei prossimi anni.

Secondo l’Istituto tedesco Franunhofer–ISE il costo dell’energia prodotta da grandi sistemi fotovoltaici a concentrazione, oggi più elevato rispetto ai sistemi fotovoltaici tradizionali piani, si ridurrà gradualmente nel breve termine e, almeno nel caso d’installazioni in aree geografiche con elevata radiazione solare, la differenza sostanzialmente si azzererà a partire dal 2020. La principale barriera per un’ampia diffusione della tecnologia CPV nel mercato è infatti il suo costo ancora troppo elevato. I principali fattori chiave per rendere la tecnologia competitiva sono a) l’incremento dell’efficienza di conversione delle celle solari e dei moduli fotovoltaici, peraltro in continua crescita (più 1%/anno nell’ultimo decennio), b) l’aumento del fattore di concentrazione solare, che permette di ridurre la quantità del materiale pregiato utilizzato per le celle solari, e c) un’alta affidabilità in esercizio che riduce i costi operativi dei sistemi.

A fronte del contesto sopra descritto, RSE ha sviluppato e realizzato un modulo fotovoltaico prototipale costituito da 32 sotto unità, ciascuna contenente una cella solare a tripla-giunzione montata su un ricevitore, nonché un sistema ottico ad alta focalizzazione della radiazione solare. Quest’ultimo è realizzato con due specchi metallici secondo uno schema ottico innovativo, brevettato da RSE, che permette di ottenere sia un’alta efficienza di raccolta (>84 %) della radiazione solare, sia un elevato fattore di concentrazione (>840 soli). Un’altra caratteristica importante del modulo è il sensore di puntamento solare integrato, anch’esso sviluppato da RSE, che permette di mantenere l’allineamento del modulo con il sole (la tecnologia CPV utilizza solo la componente diretta della radiazione ed è invece insensibile a quella diffusa).

Il puntatore utilizza un sensore commerciale (CCD) a basso costo e un software appositamente sviluppato da RSE per velocizzare la determinazione della posizione del sole rispetto al modulo. L’integrazione del puntatore in ogni modulo è una soluzione innovativa che permette un allineamento ottimale di tutti i singoli moduli, minimizzando eventuali perdite nel tempo dell’allineamento iniziale, dovute ad esempio a deformazioni meccanico-termiche della struttura dell’inseguitore solare, e il cui ripristino incide sui costi operativi dell’intero sistema.

 

UTILIZZO DEL PRODOTTO

Nello sviluppo del prodotto RSE ha coinvolto ASSE, una PMI nazionale del settore fotovoltaico, al fine di stimolare il passaggio dalla produzione prototipale ad una produzione ingegnerizzata e poi industriale. ASSE infatti, già partner del progetto UE-FP7 Apollon incentrato sulla tecnologia CPV e coordinato da RSE, può essere considerato un soggetto industriale nazionale che potrà operare efficacemente per passare dalla fase prototipale a quella di produzione, prima in piccola serie a livello dimostrativo e quindi come prodotto commerciale da immettere sul mercato. Un’altra direzione intrapresa da RSE per promuovere l’utilizzo dei moduli sviluppati è focalizzata sull’ulteriore miglioramento delle loro prestazioni e sulla riduzione delle loro dimensioni, fattori in linea con il trend internazionale nello specifico settore tecnologico. In quest’ottica RSE e ASSE sono partner del nuovo progetto internazionale triennale CPVMatch Concentrating Photovoltaic modules using advanced technologies and cells for highest Efficiencies nell’ambito di Horizon 2020, che ha come obiettivo la realizzazione di nuove celle solari a multi-giunzione e moduli ad altissima efficienza (rispettivamente 48 e 40 %). In particolare un’attività importante di RSE e ASSE riguarderà la realizzazione di moduli, dotati di un sistema ottico a specchi e di un sensore di puntamento integrato, aventi dimensioni ridotte di almeno la metà rispetto ai moduli prototipali finora sviluppati.

 

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