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FOTOVOLTAICO A CONCENTRAZIONE (HCPV)

Un impianto fotovoltaico ad alta concentrazione cattura la luce solare incidente e la converte in energia elettrica. La luce viene concentrata da una lente prima di cadere su una cella a tripla giunzione. Questa tecnica permette di ottenere una grande superficie dalla quale si raccoglie la luce (la superficie delle lenti) mentre la superficie attiva (e quella più costosa) costituita dalle celle è ridotta.

La cella è posizionata nella prossimità del fuoco della lente. Per motivi di efficienza ottica la distanza focale della lente non può essere troppo piccola rispetto al diametro della stessa. Di conseguenza un modulo fotovoltaico a concentrazione ha uno spessore (distanza lente-cella) maggiore degli impianti fotovoltaici tradizionali che non usano la concentrazione

La tecnica della concentrazione richiede che il piano delle lenti sia sempre perpendicolare ai raggi del sole (altrimenti i raggi non si concentrerebbero sulle celle) e di conseguenza l’impianto è ad ‘inseguimento’, cioè nell’arco della singola giornata e nell’arco delle stagioni tutti i pannelli che contengono le lenti ruotano di modo da essere sempre rivolti verso il sole.



Si può concentrare la luce che incide perpendicolarmente alle lenti (il cosiddetto DNI, ‘Direct Normal Irradiation’), non la luce diffusa o riflessa che arriva da altre direzioni.

Poiché il degrado delle prestazioni all’ aumentare della temperatura (uno dei principali «nemici» dei pannelli fotovoltaici è proprio l’ alta temperatura operativa delle celle) è minore (fino ad un - 70%) per le celle a tripla giunzione rispetto ai pannelli tradizionali in silicio, la convenienza i sistemi HCPV aumentano considerevolmente nei climi più caldi e assolati o in altitudine.

Una problematica afferente le performance del modulo fotovoltaico è il degrado di produttività nel tempo stimabile mediamente in - 1 % annuo sui 20 anni di vita utile. Le celle a triplo giunto di derivazione spaziale subiscono in modo molto meno sensibile tale decadimento di efficienza (ancora una volta fino ad un - 70%).

Nella Torre a concentrazione ogni cella è equipaggiata di diodo di by-pass: ciò permette alla cella non solo di non soffrire del surriscaldamento dovuto ad eventuali ombreggiamenti ma anche la sostituzione di eventuali celle danneggiate con relativa facilità senza pregiudicare la produzione delle restanti celle del modulo, quindi significa nessun «fermo macchina», nessun collo di bottiglia, affidabilità maggiore, manutenzione semplice ed economica.

Mentre i migliori pannelli tradizionali hanno una durata di vita che non supera i 20 - 25 anni e sono destinati a vedere erosa inesorabilmente la loro capacità di produrre energia, la Torre a concentrazione ha una aspettativa di vita di oltre 35 - 40 anni ma soprattutto è stata concepita per dare la possibilità di sostituire le celle nel caso sia economicamente e tecnologicamente conveniente, dando modo di aggiornare completamente il proprio impianto il quale produrrà un quantitativo di energia maggiore rispetto all’ inizio per il continuo progresso in termini di efficienza che le celle a tripla giunzione assicureranno in futuro.

Nella zona Centro Italia si stima un incremento di producibilità rispetto alla tradizionale tecnologia fotovoltaica del 15%, fattore che comprende il surplus dovuto al sistema di inseguimento e quello dovuto al meccanismo di concentrazione.

La superficie occupata rispetto al fotovoltaico tradizionale è minore (fino a -50%) e, soprattutto, sì ha la possibilitàdi utilizzo del suolo sottostante (gli impianti fissi a terra sono estremamente dannosi per la coltivabilità del terreno per parecchi anni).

 

 

 


 

   
 
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