Quali sono le tecnologie disponibili sul mercato in materia di pannelli fotovoltaici? Una panoramica sulle soluzioni che garantiscono la produzione di un’energia sempre più green e con meno impatto ambientale.
Quali sono i pannelli fotovoltaici di ultima generazione?
In un precedente articolo abbiamo analizzato come cambia l’efficienza dei pannelli fotovoltaici in base ai materiali e all’esposizione. Ora presentiamo le tecnologie più attuali che si possono utilizzare per i pannelli e gli impianti fotovoltaici.
Inseguitori solari
La prima delle tecnologie per impianti fotovoltaici che prendiamo in esame sono gli inseguitori solari. Si tratta di dispositivi meccanici automatizzati, atti quindi ad orientare favorevolmente rispetto ai raggi solari uno o più pannelli FV. Ciò aumenta la potenza solare captata e dunque la resa effettiva del dispositivo energetico.
Impianti a concentrazione
I pannelli a concentrazione si basano sulle moderne celle multi-giunzione. In queste celle l’efficienza aumenta al crescere del livello di concentrazione della luce.
I pannelli a concentrazione utilizzano, infatti, celle in grado di trasformare in energia elettrica elevate quantità di irraggiamento. Ciò è possibile utilizzando piccole superfici di conversione. Questi pannelli, attraverso apposite lenti (o specchi), convogliano i raggi solari su un’unica cella FV che converte enormi quantità di energia.
Questi particolari impianti impiegano gli inseguitori solari per orientare costantemente il pannello verso il sole.
L’efficienza di conversione in questi casi arriva a valori superiori al 35-40%. Di contro presenta costi notevolmente superiori. Tuttavia, grazie gli alti rendimenti, consentono nelle giuste condizioni un rapido rientro dai costi d’investimento.
Impianti galleggianti
Gli impianti galleggianti sono un caso molto particolare di tecnologie per i pannelli fotovoltaici. Più che nella tecnologia adottata, l’innovazione consiste infatti nella singolare installazione degli stessi su vere e proprie isole galleggianti.
In questo modo si riesce a sfruttare lo spazio oceanico e la sua estensione per produrre energia rinnovabile, senza consumare territorio.
Tecnologie pannelli fotovoltaici: i Pannelli bifacciali
I pannelli bifacciali sono dei monocristallini in grado di captare la radiazione solare e produrre energia da due lati.
- Dal lato frontale, rivolto verso la volta celeste,
- Da quello retrostante, che dunque è trasparente.
Essi riescono quindi a generare elettricità pure dalla luce ambientale diffusa proveniente dalla faccia retrostante. Captano cioè la luce passata attraverso di esso o comunque riflessa dalle superfici circostanti. Di conseguenza producono più energia rispetto ai pannelli monofacciali tradizionali.
L’energia extra prodotta rispetto ai tradizionali pannelli monofacciali può arrivare fino al +20% ed oltre.
Per la progettazione degli impianti fotovoltaici
Pannelli sagomati e colorati per l’integrazione architettonica e paesaggistica
Le caratteristiche estetiche di questi moduli assicurano il superamento dei vincoli paesaggistici ed architettonici. Soprattutto nei centri storici o in zone naturali è imprescindibile conseguire una maggior armonizzazione possibile del FV con l’intorno.
I moduli fotovoltaici colorati hanno quindi forme e colori innovativi, dal caratteristico impatto visivo che li mimetizza rispetto all’ambiente circostante. Ne esistono rossi, arancioni, verdi, argento etc.
Pannelli ibridi ST+FV tra le nuove tecnologie per gli impianti fotovoltaici
I pannelli ibridi rappresentano un approccio innovativo allo sfruttamento dell’energia solare. Consentono di utilizzare lo stesso impianto per generare elettricità e produrre al contempo acqua calda sanitaria.
Si tratta di una soluzione efficace per ottimizzare lo spazio ed incrementare l’efficienza energetica del sistema fotovoltaico. Al sistema viene semplicemente aggiunto un collettore solare termico.
Termo-fotovoltaico
Si deve ad un gruppo di lavoro composto da fisici dell’Università Nazionale Australiana e dell’Università Californiana di Berkley questo particolare meta-materiale. Il termo-fotovoltaico è in grado di recuperare il calore refluo per convertirlo in energia elettrica. Queste particolari celle sono efficienti circa il doppio delle convenzionali celle FV in silicio.
Oltre a trasformare la luce in elettricità, sono anche in grado di recuperare il calore di scarto sotto forma di radiazione infrarossa, per convertirla a sua volta in corrente elettrica. Questo le rende molto più efficienti delle celle convenzionali. Infatti non hanno bisogno di luce solare diretta per generare elettricità. Possono semplicemente sia convertire il calore perso dalla cella durante il giorno che raccoglierlo da una fonte esterna quando è buio.
Fotovoltaico “spalmabile”
Si tratta una nuova tipologia di celle fotovoltaiche a film sottile basata sulla tecnologia dei nanocristalli. La grande trasparenza della pellicola fotovoltaica spalmabile consente alle celle fotovoltaiche di essere applicate su qualsiasi superficie trasparente o vetrata (finestre).
Qualsiasi altra superficie potrà quindi ospitare un impianto fotovoltaico, anche le ali degli aerei! Si potrà così produrre energia su scala industriale. Si avranno bassissimi impatti ambientali e costi di produzione competitivi. Questo perché si sfrutta un’ampissima gamma di superfici messe a disposizione da qualsiasi contesto: urbano, industriale, infrastrutturale, veicolare, etc.
L’edilizia sostenibile crea valore
Fotovoltaico autopulente
L’accumulo di polvere e sporcizia può compromettere il corretto funzionamento degli impianti FV, abbassandone notevolmente la produttività. Una soluzione eccellente a questo problema è rappresentata dai nuovi pannelli autopulenti. Sono stato messi a punto dalla NASA per le missioni spaziali su Marte, pianeta secco e notoriamente polveroso.
Il pannello solare si pulisce autonomamente grazie alla presenza di materiale elettricamente sensibile, posizionato sulla superficie trasparente (vetro o plastica) che lo ricopre.
Quando la concentrazione di polveri raggiunge il livello critico, i sensori di monitoraggio inviano una piccola carica elettrica che elimina le impurità dal pannello. In due minuti, questo processo rimuove circa il 90% dei depositi.
Come si progetta la sostenibilità?
Il rotolo fotovoltaico flessibile adesivo
La Global Solar Energy, azienda statunitense specializzata nei film sottili, ha recentemente creato il primo pannello FV flessibile. Si può staccare ed attaccare senza intervenire sulle superfici dove lo si vuole applicare. LO si può usare come un vero e proprio adesivo.
La superficie captante occupa spazi ridottissimi. Le strisce sono lunghe circa 6 metri e larghe circa 45 cm. Il loro vantaggio è di non avere alcuna griglia di supporto.
Pannelli a “sole e pioggia”
Questi particolari pannelli recuperano energia sia dal meteo favorevole, sia da quello avverso. Dalla Ocean University of China e dalla Yunnan Normal University nasce una cella solare dotata di un sottilissimo strato di atomi di grafene che ne migliora la conducibilità. Quando lo strato viene bagnato lega una coppia di ioni positivi con una coppia di elettroni negativi. In questo modo innesca una reazione acido-base di Lewis, favorita dai sali presenti nella pioggia.
Questa reazione origina una sorta di micro-condensatore la cui differenza di potenziale genera una carica elettrica. Tale carica viene quindi incamerata dal pannello.
Pannelli in Silicio-Perovskite come nuove tecnologie per il fotovoltaico
Lo strato superficiale in Perovskite è composto da metilammonio-triioduro di piombo. È abbastanza sottile da assorbire fotoni di breve lunghezza d’onda. Al tempo stesso è in grado di lasciar passare le lunghezze d’onda più elevate, che potranno essere quindi captate dallo strato sottostante in silicio.
L’efficienza di questi pannelli FV raggiunge quindi il 25,5%. Parliamo di circa il 15% in più rispetto ai moduli in solo silicio. Questi nuovi pannelli saranno notevolmente più economici in fase di produzione. Permettono una riduzione del costo dell’energia prodotta da 0,50 €/W a 0,31€/W, quasi il 40% in meno.
Per progettare il tuo impianto fotovoltaico senza errori
Ingegnere Edile/Architetto, laureatomi presso l’Università degli Studi di Pavia.
Svolgo l’attività di libero professionista, sono CTU presso il foro Alessandrino e mi dedico alle tematiche energetiche, all’impiantistica, alle fonti rinnovabili ed alla sostenibilità in edilizia.
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