Eliotermia e fotovoltaico : la nuova frontiera per la produzione di energia

Una nuova frontiera tecnologica per una maggiore produzione di energia elettrica dal fotovoltaico ed il recupero di energia termica attraverso pannelli fotovoltaici bi-funzionali. Questa è la nuova frontiera tecnologia dell’ eliotermia con l’evaporatore solare.

Eliotermia : di cosa si tratta?

Si tratta di un sistema che, sfruttando la luce ed il calore del sole attraverso pannelli solari bi-funzionali, è in grado da un lato di aumentare il rendimento dei pannelli fotovoltaici per la produzione di corrente elettrica, raffreddando i pannelli stessi, e dall’altro lato di recuperare contemporaneamente energia termica, calore, per alimentare un impianto di condizionamento in pompa di calore, impianto utilizzato sia per il riscaldamento invernale, sia per il condizionamento estivo sia, infine, per la produzione di acqua calda sanitaria.

L’idea è semplice: un pannello fotovoltaico ha un rendimento che va dal 14 al 18%, ciò vuol dire che, fatto 100% l’irraggiamento totale che colpisce il pannello, il 14-18 % viene convertito in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, il restante 86-82% è calore. Questo calore, che in condizioni normali andrebbe disperso nell’ambiente, viene recuperato e, insieme all’energia termica derivante da eventuali altre fonti di calore residuale, viene utilizzato per produrre “lavoro utile”. Il calore è in effetti una forma di energia, energia termica per la precisione,  utilizzabile per il riscaldamento, ma trasformabile anche, all’evenienza attraverso diverse tecnologie, in energia elettrica.

Semplifichiamo un po’ i numeri: dell’irraggiamento totale del sole sul pannello solare, circa il 20% è trasformabile in energia elettrica fotovoltaica, il restante 80% è calore, energia termica. Il rapporto è quindi di 1 a 5 cioè: un pannello per ogni unità di energia elettrica che produce, ne produce 4 di calore. Il pannello solare quindi, oltre ad essere una fonte di energia elettrica in corrente continua (trasformabile in corrente alternata), è una efficiente sorgente di energia termica, alias: calore.
Questa è la “prima faccia” della medaglia. Vediamo qual è la “seconda faccia”.

Come viene recuperato il  calore dai pannelli fotovoltaici ? L’ Evaporatore solare

L’ evaporatore solare è un accessorio che si integra con il pannello fotovoltaico. E’ di fatto un contenitore coibentato in alluminio che si innesta perfettamente sotto il pannello fotovoltaico. La scatola, della stessa forma del pannello a cui è integrato, contiene una serpentina di rame che, a contatto con la superficie inferiore delle celle fotovoltaiche, raffresca il pannello. Il raffrescamento avviene per espansione diretta attraverso la circolazione di un liquido refrigerante. Questo liquido, sottraendo calore al pannello, recupera il calore e lo porta in un sistema (sistema brevettato F.e.e.) che è in grado di utilizzarlo per riscaldamento o condizionamento.

Il raffreddamento del pannello aumenta il suo rendimento

Tutto questo procedimento ha l’effetto di sottrarre calore al pannello fotovoltaico. Il pannello fotovoltaico, che in condizioni standard produce un certo quantitativo di energia elettrica, all’aumentare della temperatura diminuisce il suo rendimento, produce meno. Così è anche in senso opposto: sottraendo calore al pannello, raffreddandolo, aumenta il suo rendimento. Per ogni grado di temperatura in meno il pannello produce circa un watt in più. Questa energia elettrica in più prodotta va a compensare la richiesta di energia elettrica necessaria al funzionamento stesso della pompa di calore e dell’intero meccanismo.

Si calcola. grazie a questo sistema di raffrescamento dei pannelli, un incremento di produzione di energia fotovoltaica del 22-25% in più sull’intero anno.

Non solo: questo aumento di rendimento del pannello va a beneficiare anche sugli incentivi ricevuti con il conto energia fotovoltaico: producendo più kilowattora si riceveranno più incentivi che, ricordiamolo, vengono riconosciuti per tutta l’energia prodotta dal proprio impianto fotovoltaico.

L’Italia è il primo paese al mondo ad avere installati ed in funzione impianti di condizionamento in pompa di calore funzionanti con il principio della eliotermia  ad espansione diretta, ovvero impianti che sfruttano:

• la fonte solare termica e fotovoltaica (con rendimenti maggiori grazie all’ evaporatore solare),
• le altri fonti rinnovabili termiche (geotermia, idrotermia, …)
• ed il calore di recupero dai processi (ad es. refrigeratori o condizionatori)

L’integrazione delle diverse fonti di energia termica ed elettrica produce energia utile ad impatto praticamente zero.

Il sistema (un’evoluzione del sistema brevettato F.e.e.) è opera di Marino Piasentà, già premiato nel 2008 da Legambiente per il Sistema F.e.e. Per ulteriori informazioni e approfondimenti: Sistema F.e.e.