Solar Source

Sarà per gli incentivi che lo rendono appetibile, sarà perché il sole finalmente viene considerato come una sorgente di energia sfruttabile a costi sostenibili, il fotovoltaico prende sempre più slancio e inizia il suo ingresso nel sistema cogenerativo, che ha come obiettivo principe il miglior sfruttamento dell’energia captata dal pannello.

I sistemi atti al raggiungimento del risultato attualmente sono:
1) il daylighting
2) il fotovoltaico ventilato
3) il PV/T – PhotoVoltaic Thermal

Il daylighting è una tecnologia che sfrutta la luce naturale, non captata dalle celle fotovoltaiche, per l’illuminazione degli edifici, comportando un notevole risparmio di energia elettrica ed evitando le perdite di conversione. L’ingresso della luce avviene in modo controllato facendola entrare attraverso il soffitto (toplighting), le pareti laterali mediante finestre (sidelighting) o utilizzando veri condotti quali fibre ottiche (corelighting).

Le celle utilizzate in questa applicazione possono essere di tre tipi:
– a semitrasparenza matriciale (celle a wafer di silicio cristallino, con sistema vetro-vetro, spaziate per permettere il passaggio del fascio luminoso solo tra cella e cella – non prevedono trattamenti successivi);
– a semitrasparenza indotta (celle a film sottile con vetro a substrato – le zone trasparenti alla luce sono ottenute mediante la rimozione parziale del materiale fotovoltaico opaco – e’ necessario un trattamento post lavorazione):
– a semitrasparenza intrinseca (celle fotoelettrochimiche o vernici fotosensibili – materiali attivi quali l’ossido di titanio in vernice o gel tra due superfici trasparenti – il gel permette in parte il passaggio della radiazione solare).

Il fotovoltaico ventilato non comporta alcuna novità circa il pannello fotovoltaico, se non che lo stesso viene ventilato nella parte posteriore da un flusso d’aria con lo scopo di raffreddarlo. Per fare questo deve essere prevista un’intercapedine tra edificio e pannello, il cui spessore varia a seconda delle esigenze di progettazione e di rendimento.
In inverno l’aria riscaldata può essere utilizzata per la ventilazione interna o il preriscaldamento dell’aria di riscaldamento, mentre d’estate semplicemente espulsa.
Il maggior pregio di questa tecnologia è il baso costo aggiuntivo rispetto al sistema fotovoltaico tradizionale, oltre ovviamente alla semplicità.

I sistemi PV/T si distinguono in piani e a concentrazione. Essi racchiudono i principi dei pannelli solari termici e dei pannelli fotovoltaici, e il loro rendimento sarà la somma dell’efficienza termica e quella elettrica.
I sistemi piani sono stati quelli più studiati nel passato e si distinguono in base al fluido operativo utilizzato (liquido o aria, quest’ultima comporta un’efficienza inferiore) e alla presenza del vetro di copertura (sistemi glazed o vetrati) o alla sua assenza (sistemi unglazed o non vetrati). Per recuperare l’energia termica le celle vengono poste a contatto con un assorbitore nella loro parte posteriore, ovvero vengono incollate a quest’ultimo mediante colle ad elevata conduttività. Il calore passa dalle celle all’assorbitore e quindi al fluido. Le perdite vengono ridotte per mezzo dell’isolamento nella parte inferiore e laterale del pannello.

Le criticità di questi sistemi sono due:
1) le celle fotovoltaiche devono avere un ottimo contatto con l’assorbitore, pertanto sono fondamentali le colle utilizzate a tale scopo;
2) il vetro di copertura se da una parte limita le perdite frontali, dall’altro comporta un surriscaldamento del pannello con conseguenti possibili danneggiamenti per le elevate temperature di stagnazione raggiunte.

I vantaggi maggiori sono:
1. integrando in un unico pannello le funzioni del pannello fotovoltaico e solare termico, a parità di potenzialità la superficie d’ingombro è dimezzata;
2. di conseguenza anche i costi si riducono per le parti che i due tipi di pannelli hanno in comune;
3. miglior sfruttamento della radiazione solare captata;
4. alle basse temperature le rese fotovoltaiche aumentano;
5. maggiore integrazione architettonica;
6. possibilità di accedere a incentivi statali vista la contemporaneità dello sfruttamento di energia elettrica e termica.

Ai sistemi piani si vanno ad affiancare i sistemi PV/T a concentrazione, simili a quelli solo termici. I raggi solari vengono concentrati nel fuoco parabolico, ove trovano collocazione le celle ad alta efficienza, raffreddate da un fluido che scorre nell’assorbitore. Ovviamente vista la presenza di celle fotovoltaiche le temperature raggiunte da questi sistemi sono inferiori rispetto a quelle dei cugini sistemi termici puri.

Attualmente i sistemi summenzionati sono continuamente oggetto di studio di gruppi di ricerca al fine di definire le condizioni al contorno migliori e apportare migliorie agli stessi.

Articolo di Roberta Lazzari

Fonti
CDA – condizionamento dell’aria riscaldamento refrigerazione n. 1/10
http://www.tecnologiepulite.it/


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