Sistemi fotovoltaici concentrati Matteo Bosio Andrea Albano

Sistemi CPV Gran parte del costo di un sistema fotovoltaico è dovuto all’elevato costo del silicio impiegato per le celle fotovoltaiche, che è difficilmente destinato a diminuire con l’aumento della produzione. Il principio è semplice: visto che il silicio è la parte costosa del sistema e che la stessa cella fotovoltaica può teoricamente produrre più energia se esposta a flussi luminosi superiori, si impiega qualche sistema per concentrare molta luce solare su una ridotta quantità di celle fotovoltaiche di grande efficienza.

Sistemi Concentrati vs Pannelli Il concentratore giace in un piano ortogonale ai raggi solari durante l’intera giornata eliminando così il fattore coseno che limita le performances dei sistemi statici piani.

Considerazioni iniziali Vantaggi Svantaggi Alte temperature di esercizio. Necessità di tracciamento solare. Minor area di silicio. Maggior efficienza delle celle all’aumentare dell’intensità luminosa.

Classificazione Sistemi 1. Sistemi a uno/due fuochi

2. Sistemi a più celle

Sistemi a uno / due fuochi Sistemi a specchio Molteplicità di specchi piani per aver maggior uniformità dell’area focale illuminata. Inseguitore a 2 assi: il sole deve sempre trovarsi lungo l’asse ottico del concentratore. Piccolo ricevitore fotovoltaico nel fuoco del sistema ad alta efficienza e affidabilità. Efficace sistema di raffreddamento: la temperatura deve mantenersi sotto i 90°C.

Concentratore in vetroresina da 2,54mq Sistema a bassa potenza prodotta: 300Wp Efficienza complessiva: 16% Concentratore in vetroresina da 2,54mq

Sistemi DiSP Sistemi BISC Inseguitore a 2 assi Capacità di fornire elettricità o calore ad alte temperature Sistemi BISC Sistema FMDF (Fixed Mirror Distributed Focus ):la superficie emisferica rimane fissa e il sensore insegue il fuoco del sistema Sistemi relativamente piccoli e facilmente integrabili in strutture preesistenti (ad esempio tetti)

Approccio dicroico Utilizzo di specchi particolari: uno specchio piano, e uno dicroico leggermente inclinato. Cerca di sfruttare differenti tipi di semiconduttori, che convertono al meglio differenti lunghezze d’onda. La radiazione viene divisa in due fasci: uno più ricco di infrarossi, che viene mandato al silicio, uno più ricco di visibile, che viene mandato all’arseniuro di Gallio.

Sistema Dicroico (Univ. Ferrara)

Superficie riflettente: 1mq Concentrazione: 196 soli Separazione spettrale: 600nm Celle in Si e InGaP Tracker: 2 assi.

Sistemi a più celle Ridge concentrator Sistema semplice che permette quasi di raddoppiare l’intensità della luce solare Tracciatore solare a un solo asse Unico svantaggio di questo sistema è la bontà degli specchi, che devono essere resistenti alle intemperie e altamente riflettenti Concentrazioni di questo livello(1,6 soli) fanno si che aumenti l’efficienza dei pannelli, senza che aumenti in modo significativo la temperatura

Sistemi a lenti di Fresnel Concentrazione radiazione fino a 250 soli Basso costo Inseguitore solare a 2 assi

Lenti di Fresnel L’obbiettivo è ottenere lenti leggere e poco ingombranti. Anelli di Fresnel: sezioni anulari concentriche ottenute frazionando la lente sferica

Sito Amonix in Arizona Amplificazione: 500 soli Area delle celle drasticamente ridotta Sistema di tracking semplificato Celle con elevata efficienza (26%)

Prism concentrator Utilizzo di materiali oleografici La riadiazione viene focalizzata selettivamente sulla cella fotovoltaica in zone dove l’assorbimento della cella è ottimizzato per quelle lunghezze d’onda

Solar tracker Dispositivo meccanico per l’inseguimento solare Si differenziano in base ai gradi di libertà In base al tipologia di comando: digitale (basato su tabelle precompilate) o analogico

Inseguitori a un grado di libertà Inseguitori di tilt per seguire il sole nel suo movimento stagionale Inseguitori di rollio che seguono il sole nel suo volgere giornaliero (figura)

Inseguitori a due gradi di libertà Si prefiggono di allineare perfettamente e in tempo reale l'ortogonale dei pannelli fotovoltaici con i raggi solari

Tipologia di comando: inseguitori analogici Sensore principale composto da 4 celle PV Sensore secondario formato da 2 celle pv

Sito http://optoelettronica.metid.polimi.it/Gruppi_di_lavoro/Albano_-_Bosio

Grazie per l’attenzione Andrea Albano Matteo Bosio