Una nuova era energetica, basata sulle fonti rinnovabili, si è ormai consolidata in maniera definitiva. In particolare, negli ultimi anni si è assistito ad una forte diminuzione dei costi di investimento per l’installazione di impianti fotovoltaici (PV) a fronte dell’aumento della capacità installata. Per ciò che riguarda gli impianti fotovoltaici a concentrazione (CPV), attualmente, i costi di costruzione sono ben superiori a quelli del PV tradizionale.

Questa situazione ha determinato un incentivo al miglioramento continuo nella progettazione degli impianti CPV. Per questo tipo di impianti, che potrebbero diventare competitivi con i PV tradizionali in luoghi ove si registra una radiazione solare diretta almeno pari a 2’000 kWh/(m² anno), la chiave per raggiungere una piena competitività entro il 2030 consiste nell’aumento della loro efficienza. L’efficienza consiste nella capacità di sfruttare al meglio l’irradianza diretta normale (DNI), fortemente influenzata dal contenuto di aerosol atmosferico e quasi azzerata nel caso di cielo coperto.

Per la pianificazione ed il monitoraggio del CPV sono molto utili delle mappe di DNI, la cui realizzazione è molto complessa proprio per la difficoltà nel descrivere con precisione il contenuto di aerosol atmosferico. Inoltre, le celle multi-giunzione utilizzate negli impianti CPV rispondono in maniera differenziata a diverse bande dello spettro solare. Una conoscenza accurata delle caratteristiche spettrali della radiazione diretta al variare della località e del periodo dell’anno possono permettere di validare mappe di DNI, prodotte con strumenti modellistici e satellitari. Il progetto Helios si prefigge di acquisire dati spettrali in differenti località del territorio italiano e per lunghi periodi per costruire una climatologia spettrale.

Gli spettri sono misurati con spettro-radiometri e, dal 2016 a Milano, anche con un particolare spettrometro (Solar Spectral Irradiance Meter, SSIM) che è in grado di ricostruire con elevata precisione lo spettro solare. Il SSIM è stato validato durante una intercomparison organizzata da JRC presso ENEA Trisaia, ed è stato utilizzato per testare un sistema d’inversione degli spettri solari al fine di calcolare i parametri meteorologici (temperatura e pressione superficiale, contenuto colonnare di acqua precipitabile e di ozono, coefficienti di Rayleigh per descrivere il carico aerosolico atmosferico), necessari per la costruzione di uno spettro “sintetico” mediante il software SMARTS2.

È stata studiata la correttezza di questo sistema d’inversione ed è stato implementato un sistema automatico per validare gli spettri solari acquisiti.