Fotovoltaico a concentrazione , cos’è ?

Il fotovoltaico a concentrazione è una tecnologia che sfrutta il sole in maniera più efficiente rispetto al fotovoltaico tradizionale. E’ un impianto tecnologico in grado sfruttare al meglio l’irraggiamento ricevuto per produrre energia pulita con un più elevato livello di efficienza e con un costo Kwh relativamente basso.

Il fotovoltaico a concentrazione è un sistema ad alta efficienza ed è in grado di produrre energia pulita per più ore al giorno rispetto al fotovoltaico tradizionale. Come?

Con la commistione di almeno tre vantaggi economici e prestazionali:

– minore utilizzo di silicio (che si traduce in costi minori)

– lenti o specchi per convogliare più luce possibile verso celle ad altissima efficienza

– (in genere) strutture di sostegno ad inseguimento solare in grado di captare al meglio i raggi del sole per tutta la giornata (seguendo il percorso est-ovest).

Il fotovoltaico a concentrazione è una tecnologia ad alta efficienza che, se ben sfruttata, può essere molto funzionale nelle aree più assolate del Pianeta, si prevede infatti che le installazioni di questo tipo arriveranno a superare i 12 gigawatt entro il 2020 e saranno installate principalmente in regioni ad elevata insolazione. Il sistema, infatti, raggiunge un ottimo livello prestazionale in presenza di luce diretta. Per intenderci: la fascia meridionale dell’europa, la fascia tropicale e quella equatoriale. Zone, insomma, con producibilità di almeno 1.800 watt al metro quadro.

Schema di funzionamento del fotovoltaico a concentrazione

Come funziona il fotovoltaico a concentrazione ?

Volendo dare una definizione non troppo tecnica e specifica, un sistema fotovoltaico a concentrazione è un impianto che produce energia elettrica pulita attraverso la conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica, attraverso l’effetto fotovoltaico. Fin qui nulla di nuovo rispetto ai tradizionali sistemi fotovoltaici. Ecco cosa li differenzia.

L’impianto fotovoltaico a concentrazione è formato da:

• moduli particolari in cui la luce solare viene concentrata, attraverso sistemi ottici (sistemi di lenti o specchi), su celle fotovoltaiche speciali, ad alta efficienza tecnologica, in grado di ricevere l’irraggiamento “concentrato” e trasformarlo in energia elettrica in corrente continua;
• da uno o più inverter: gruppi di conversione della corrente continua in corrente alternata;
• da altri componenti elettrici minori: quadri elettrici, cablaggi, protezioni, ecc…

Questo sistema di “convogliamento” della luce solare in un’unico punto, sistema concepito in maniera totalmente diversa rispetto al fv convenzionale, migliora le prestazioni e l’efficienza dell’impianto energetico incrementando in maniera esponenziale la quantità di raggi solari “catturati” dalle celle ad alta efficienza e trasformati in corrente elettrica pulita.

Il funzionamento di questo sistema non è particolarmente complesso: i raggi del sole vengono catturati da sistemi ottici che riescono a concentrarli 100 e più volte rispetto ai sistemi a celle tradizionali. I sistemi ottici utilizzati sono costituiti da lenti o da prismi che scindono la luce solare in varie frequenze e la inviano alle micro celle sottostanti (o sovrastanti) ad alta efficienza che a loro volta sono specializzate sulla gamma di frequenza che ricevono.

Per sfruttare al massimo questo principio, inoltre, il fotovoltaico a concentrazione è spesso realizzato su strutture ad inseguimento solare, strutture in grado di “seguire” il percorso, l’orientamento, del sole durante la giornata, per sfruttare al massimo il suo potenziale. In questo caso si parla di fotovoltaico a concentrazione ad inseguimento solare, sistema decisamente più efficiente rispetto a quelli a struttura fissa.

I punti critici degli impianti a concentrazione

Questo tipo di tecnologia, come detto, può raggiungere un ottimo livello di efficienza a costi relativamente contenuti. Accanto a questi vantaggi, però, il fotovoltaico a concentrazione presenta alcuni inconvenienti, almeno un paio di punti critici, che non sono stati ancora pienamente superati. Si tratta di: manutenzione/pulizia e surriscaldamento.

La moltitudine di specchi e/o lenti, per svolgere al meglio la loro funzione riflettente, devono essere sgombri da polveri, sporcizie o detriti vari. La pulizia diventa quindi un fattore, ed un ònere, indispensabile.

La concentrazione dei raggi del sole in un unico punto produce una elevatissima concentrazione di calore sulla cella fotovoltaica speciale “captante”.  Le celle così si surriscaldano facilmente e necessitano per questo di adeguati sistemi di raffreddamento, che possono a loro volta consumare energia.