La tecnologia termica concentra più energia solare sul fotovoltaico
Nonostante il crescente interesse per le risorse energetiche rinnovabili, circa il 50 % del consumo energetico dell’UE è dovuto al riscaldamento e al raffreddamento degli edifici e dell’industria, la maggior parte dei quali fino al 2018 era ancora alimentata da combustibili fossili. Le tecnologie solari per sfruttare l’approvvigionamento energetico praticamente illimitato del Sole sono pronte a svolgere un ruolo critico nel ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, riducendo così l’impatto dell’attività umana sui cambiamenti climatici globali. Il progetto FOCALSTREAM, finanziato dall’UE, ha concentrato le sue energie sull’ottimizzazione di una configurazione già tra le migliori, brevettando la tecnologia e generando interesse tra le parti interessate internazionali.
Aumentare il calore
I pannelli fotovoltaici convenzionali (FV) hanno efficienze relativamente basse e si spreca molta energia termica. I sistemi fotovoltaici ibridi ad alta concentrazione termica (HCPVT) danno una spinta al fotovoltaico in due modi. I collettori solari forniscono luce concentrata sulle celle fotovoltaiche utilizzando l’ottica, così come un bambino usa uno specchio per bruciare un pezzo di carta con la luce del sole. Gli impianti fotovoltaici a concentrazione utilizzano quindi meno materiali e meno spazio e sostituiscono anche materiali costosi con specchi a basso costo. In secondo luogo, le celle fotovoltaiche multigiunzione ad alta efficienza richiedono un raffreddamento attivo per evitare danni. Il calore raccolto in questo processo può essere utilizzato per riscaldare l’acqua calda o per fornire aria condizionata.
Le sfide presentano opportunità
Lo sviluppo dell’HCPVT di FOCALSTREAM ha dovuto affrontare una serie di difficoltà lungo il percorso. Si sono verificati ritardi nella disponibilità di celle multigiunzione e moduli di potenza in rame a collegamento diretto (DBC). Inoltre i ricercatori hanno scoperto che non sarebbero più state prodotte stringhe di celle compatte con connessioni saldate e che era necessaria una progettazione completamente nuova. Il coordinatore del progetto Ugo Manfredi spiega: «Durante il progetto, abbiamo studiato un sistema FOCALSTREAM diverso utilizzando celle multigiunzione standard piuttosto che stringhe compatte. Inoltre, abbiamo inventato la forma brevettata del «collettore cline parabolico» che concentra la luce più di 500 volte con un flusso uniforme. Con specchi più piccoli e lunghezze focali più corte, miglioreremo le prestazioni con sistemi che sono anche più facili e meno costosi da produrre». Secondo Manfredi, «I migliori pannelli fotovoltaici al silicio presenti oggi sul mercato hanno un’efficienza dei moduli elettrici del 22 %. Il prototipo FOCALSTREAM con specchi a fuoco lungo realizzati manualmente ha raggiunto un’efficienza elettrica del sistema superiore al 25 %. Il sistema commerciale FOCALSTREAM, con specchi a fuoco corto di maggiore precisione, raggiungerà il 40 % di moduli e il 33 % di efficienza del sistema, sfruttando l’82 % dell’energia solare in ingresso».
Brevetto internazionale e interesse internazionale insieme
Il sistema brevettato HCPVT a fuoco corto è leggero ma potente e sarà un’ottima opzione per i tetti e le applicazioni urbane. FOCALSTREAM sta cercando opportunità commerciali con le società di servizi energetici (ESCO) e le società di servizi pubblici, e il brevetto del Patent Cooperation Treaty (PCT) è stato esteso a Cina, UE, India, Italia e Stati Uniti. La tecnologia FOCALSTREAM HCPVT, finanziata dall’UE, è pronta a dare un contributo mondiale per affrontare una delle più grandi sfide globali del nostro tempo. Come riassume Manfredi: «Siamo orgogliosi della nostra capacità di resilienza e della nostra capacità di introdurre cambiamenti radicali per superare le sfide e adeguarci alle richieste del mercato. La versione a fuoco corto di FOCALSTREAM è stata fondamentale per attirare l’attenzione di aziende di servizi pubblici e investitori. Stiamo lanciando una raccolta fondi di avviamento al fine di ottenere le risorse finanziarie necessarie per realizzare la versione migliorata di FOCALSTREAM a fuoco corto. Sono interessati anche gli interlocutori paneuropei del settore dell’elettricità e i fornitori di servizi di pubblica utilità, così come diverse organizzazioni accademiche e di ricerca».
Parole chiave
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