L’attività prosegue la ricerca svolta nel precedente triennio di Ricerca di Sistema (RdS) con lo sviluppo di configurazioni ottiche innovative per la media e alta concentrazione della radiazione solare e di metodi per caratterizzare e simulare moduli FV ibridi con sistemi di inseguimento solare integrati, costituiti sia da celle a concentrazione (CPV) che da celle senza concentrazione (FV).

Lo sviluppo delle configurazioni ottiche è stato suddiviso in due filoni.

Il primo filone ha portato a identificare il concentratore solare a media/alta concentrazione che verrà abbinato al modulo ibrido con inseguitore solare integrato. La configurazione ottica ideata consente di sfruttare l’asimmetria presente tra le due direzioni di inseguimento e sarà successivamente ottimizzata per massimizzarne le prestazioni in termini di efficienza ottica e accettanza angolare. Per ridurre il peso e mantenere bassi i costi di produzione è stato selezionato il PMMA (comunemente noto come Plexiglass), anziché in vetro come in precedenza.

Il secondo filone è consistito nello sviluppo di un’ottica per un concentratore solare compatto ad alta concentrazione dalla forma innovativa. Il sistema ottico concentra la radiazione luminosa utilizzando congiuntamente gli effetti di rifrazione e totale riflessione interna presenti all’interno di un prisma di forma opportuna, detto “concentratore prismatico”. Esso è stato alleggerito mediante la scelta di materiali plastici altamente trasparenti, e quindi verrà riprogettato con una configurazione ottica adeguata alle proprietà del nuovo materiale.

Per massimizzare le prestazioni ottiche e mantenere bassi i costi di produzione su larga scala tramite stampaggio è stato selezionato il Silopren, una resina siliconica in grado di creare ottiche altamente trasparenti, robuste e resistenti agli agenti atmosferici.

Nel corso di questa attività, sono state altresì sviluppate due procedure per caratterizzare i moduli ibridi CPV/FV con inseguitore integrato. Le procedure si basano sulle misure dell’angolo di incidenza dei raggi solari (AOI) e della potenza prodotta dal modulo in funzione dell’AOI. Queste procedure sono state sperimentate durante i test dell’Unità Funzionale di modulo ibrido con inseguitore solare integrato sviluppata nel precedente triennio di ricerca che integra un inseguitore solare basato su attuatori a memoria di forma (SMA). Per quest’ultimo sono stati eseguiti dei test per valutarne l’accuratezza e i consumi energetici.

Sulla base dei risultati dei test è stato inoltre sviluppato un algoritmo di controllo per ridurre i consumi energetici degli attuatori SMA. È stato infine creato un modello matematico per simulare la produzione energetica della nuova tecnologia costituita da un modulo con inseguitore integrato concepito per essere installato su un inseguitore solare esterno a bassa risoluzione. Le simulazioni hanno evidenziato che potenzialmente questa tecnologia può produrre fino al 60% in più di energia rispetto a un modulo FV con celle al silicio di efficienza 20% posto su un inseguitore solare monoassiale.