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Titolo: [Pannelli FV] Evoluzione del rendimento

Negli anni futuri è credibile supporre che le aziende produttrici più 
evolute riusciranno
a portare sempre più in alto (tendendo al 100%) i rendimenti dei pannelli 
fotovoltaici?
-- 
Rubens


 
Ciao,il limite teorico ,se non ricordo male, sia intorno al 60% per quanto
riguarda la tecnologia al silicio,forse un pň piů con materiali organici.
se vuoi leggere qualcosa sui possibili sviluppi del silicio ti consiglio i
testi a questo link
http://www.pv.unsw.edu.au/research/annualreports.asp
in special modo il testo sulle celle di terza generazione.
Sono testi di uno dei migliori centri di ricerca mondiali sul fotovoltaico.
ciao
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

Ma e' poi cosi' importante il rendimento assoluto?
Non conta piu' il costo per watt?
La vera rivoluzione portrebbe esserci se diventassero fattibili
industrialmente celle flessibili, a polimeri, a bassissimo costo,
magari vendute in rotoloni tipo polietilene, da stendere e picchettare
al suolo.  E siamo infinitamente piu' vicini a questo che ad avere
celle con rendimenti sopra il 50%.
Anche se avessero il rendimento al 10%, in teoria basterebbe tappezzare
i versanti sud piu' riarsi , non irrigui e scoscesi del sud, con una
superficie complessiva paragonabile a quella dedicata alla coltivazione
di mais in Lombardia e Veneto per produrre tutto il fabbisogno italiano
di energia elettrica, problema dell'accumulo a parte.
Se le celle costano poco, diventa un problema di "agricoltura", il
rendimento conta poco, anche con rendimenti bassissimi un ettaro a FV
rende in Euro infinitamente di piu' di un ettaro con qualunque
coltivazione agricola.
Ma forse avevo gia' scritto qualcosa del genere in un post tanto tempo
fa....

 di energia elettrica, problema dell'accumulo a parte.
Quoto e straquoto.
rtn.
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 industrialmente celle flessibili, a polimeri, a bassissimo costo,
Anche con alcuni semiconduttori si possono ottenere prezzi
bassi,specialmente per quanto riguarda i moduli a film sottile(alcuni dicono
che con le giuste economie di scala il costo di produzione sarebbe di circa
un dollaro al watt),in più devi considerare il fatto che i moduli fatti con
i polimeri hanno sicuramente una vita media breve (attualmente sotto i dieci
anni,quasi un terzo di quanto dura il silicio)


 
http://www.pv.unsw.edu.au/research/annualreports.asp
Ma non è intorno al 30% usando l'Arseniuro di Gallio ? E intorno al 14-15%
usando il Silicio ? Con il problema che all'aumentare della temperatura
diminuisce l'efficienza, soprattutto delle celle all'Arseniuro di Gallio (è
una delle ragioni per cui si preferiscono quelle al Silicio, oltre che per
il costo) ?
Se poi andiamo a considerare il rendimento complessivo <<sul campo>> quanto
detto è valido solo quando il raggio incidente è perpendicolare alla
superficie della cella e quindi, se il pannello è fisso, solo a mezzogiorno
e due volte l'anno, per due ragioni:
1. per un discorso di carattere geometrico: la potenza luminosa per mq è
considerata su un mq di un disposto perpendicolarmente al raggio luminoso;
2. per un problema fisico: perchè ogni raggio luminoso incidente, nel
passare da un mezzo ad un altro con diverso indice di rifrazione viene,
almeno in parte, riflesso e la potenza riflessa dipende dall'angolo di
incidenza.
Nel caso in cui il pannello non sia fisso comunque riesce a mantenere la
normalità rispetto al raggio incidente solo per alcune ore della giornata e
in questo caso i costi di realizzazione / manutenzione aumentano (cosa
importante anche se non c'entra nulla con l'efficienza)
Insomma un conto è il laboratorio ed un conto la produzione vera e propria,
e ognuno dei problemi sopra esposti è intrinseco, per cui quando parliamo
di rendimento a quale rendimento ci riferiamo ? Visto che occorre
considerare: materiale usato per la cella, temperatura d'esercizio, tipo e
posizionamento del pannello, ecc.
P.S. Volutamente non ho parlato del rendimento rapportato al monte ore
complessivo annuale, dove il Fotovoltaico paga il pegno di essere
funzionante solo per alcune ore della giornata e di essere parzialmente
dipendente dalla situazione atmosferica (sempre per il discorso del raggio
d'incidenza) per cui il rendimento varia a seconda della latitudine
dell'installazione.
 

Comunque di tutto questo si tiene conto quando si calcola l'energia in
kwh che puo' essere prodotta in un anno da un pannello fotovoltaico con
un certo orientamento fisso in una certa area geografica.
Ci sono anche dei siti che ti danno gia' l'energia complessiva da
moltiplicare per il rendimento , come il gia' linkato altre volte
http://www.satel-light.com/core.htm
Pero' il mio ragionamento e' che dei rotoloni da picchettare su pendii
naturali esposti a sud dovrebbero avere anche costi di installazione e
esercizio particolarmente bassi.
E il fatto che la superficie non conta molto lo si vede valutando il
valore per ettaro dell'energia prodotta in raffronto di un'eventuale
produzione agricola di qualunque tipo.  Se e' conveniente coltivare le
fragole, allora perche' non dovrebbe esserlo impegnare la stessa
superficie per il FV che, basta fare due conti, da un reddito lordo
decine di volte superiore e ha anche meno esigenze idriche, di
fertilizzazione e qualita' del terreno ed e' insensibile a malattie e
parassiti?
Insomma, un impianto FV basato su teloni dovrebbe avere meno costi di
installazione di normali pacciamature e/o tunnel agricoli, e rende ben
piu' (l'ho ripetuto tante volte, lo so :-) )
Tutto dipende da quanto costano, quanto durano e se hanno un rendimento
ragionevole (ma basta poco), 'sti teloni.

 il costo) ?
I limiti di adesso sono di quasi il 40% per le celle multigiunzione e circa
il 25% per il silicio cristallino
Però nel primo post si chiedevano i rendimenti che potranno avere le celle
nel futuro e non quelli di adesso.


 ragionevole (ma basta poco), 'sti teloni.
Non basta un po' di vento e polvere per mandarli ko tutti quanti? 
Bisognerebbe includere le spese di manutenzione/pulizia...IMHO 
altissime.
Poi a questo punto se si parla di teloni, perche' non piazzarne una 
quantita' mostruosa sul mare? troppi pericoli di dispersione? almeno 
li' non ci sarebbero problemi di ampiezza di superficie utilizzabile ;) 


Perchè metterli in mare?ci sarebbero perdite nel trasporto dell'energia dal
mare alle utenze.
Il fotovoltaico in Italia non ha problemi di spazio,prima di ricoprire tutt
i tetti ne passeranno di anni......


 celle nel futuro e non quelli di adesso.
Non ci sono stati molti progressi negli ultimi 20 anni circa, perchè nei
prossimi dovremmo assistere ad un netto miglioramento ?


 tutt i tetti ne passeranno di anni......
I costi dei pannelli solari attuali, compresi di installazione e di
inverter, mi risultano intorno ai 7000 euro per ogni Kw di picco. In
soldoni vuol dire circa 20000 euro per un impianto da 3Kw di picco con
circa 12 mq di pannelli.
All'ultima fiera delle energie rinnovabili a Roma c'era uno stand con un
piccolo impianto eolico da 10Kw di picco al costo di 15000 euro compreso di
inverter!!
Per quale ragione si dovrebbe preferire il fotovoltaico ?
Cosa più importante di tutte: qualcuno che segue il newsgroup ha
informazioni sui costi di manutenzione ?
 

 i tetti ne passeranno di anni......
hmhm...mettere pannelli ipoteticamente enormi lo trovo dispendiosissimo 
e poco fattibile se si parla di tetti. Immaginiamo ipoteticamente un 
pannellone tipo "telone" da stendere da 100metri di larghezza, dove lo 
piazzi?
In mare non ci sarebbe alcun problema di spazio, ci sarebbe sicuramente 
meno rischio che si sporchi, meno a contatto con potenziali vandali 
etc..
Il trasferimento di energia si potrebbe fare tranquillamente via "cavo" 
da collegarsi a terra (non ho mica supposto di piazzare pannelli a 20km 
dalla riva eheh)
Saluti
RIC

 Per quale ragione si dovrebbe preferire il fotovoltaico ?
Si deve investire nel fotovoltaico perchè è la tecnologia che promette i
migliori risultati nel lungo periodo,già adesso,se ci fossero le giuste
economie di scala i prezzi sarebbero decisamente più bassi (la produzione
annuale mondiale è di circa 2 Gw,
è praticamente una tecnologia di nicchia)



Mi spiace ma hai notizie sbagliate,se vuoi leggerti qualcosa di serio ti
consiglio questi due link
http://www.nrel.gov/ncpv/thin_film/
http://www.ecn.nl/library/conf/conf2005.html
e questo testo
http://europa.eu.int/comm/research/energy/pdf/vision-report-final.pdf


 cella.
E' proprio questo il problema: in condizioni operative i 25° si vanno a far
benedire, ed allora devi vedere la curva di rendimento in funzione della
temperatura. Altrimenti ora avresti in giro tutti pannelli all'Arseniuro di
Gallio, cosa che palesemente non è vera.


non ci sono pannelli all'arsenurio di gallio per il semplice motivo che
costerebbero un occhio della testa (vengono utilizzati per applicazioni
spaziali).
Sulla terra si stanno testando sistemi a concentrazione che li
utilizzano,così servono pochi centimetri quadrati.
Un esempio lo trovi a questo indirizzo
http://www.greenandgoldenergy.com.au/


 è praticamente una tecnologia di nicchia)
Non mi hai risposto: io, investendo in prima persona per la mia casa con
l'attuale tecnologia ed avendo lo spazio e la possibilità, per quale
ragione devo spendere 20000 euro per un impianto da 3 KW e non 15000 per
uno da 10KW ? Soprattutto: qualcuno nel newsgroup ha informazioni al
riguardo dei costi di manutenzione ?
Se mi è permesso estendo un attimo il concetto e faccio una piccola
digressione rispetto alla domanda del post iniziale (l'evoluzione dei
rendimenti delle celle fotovoltaiche).
I tedeschi stanno investendo molto sul fotovoltaico ma i problemi rimangono.
Perchè dici che promette i migliori risultati nel lungo periodo ? In quali
settori ? Produzione per i consumi elettrici residenziali ? O anche quelli
Industriali ?  Contributo al risparmio energetico o produzione dell'energia
elettrica di picco ? Oppure anche quella di base ? 
Gli spagnoli in 10 anni sono passati da 0 a 9000 MW di picco eolici
installati, perchè noi no ? Soprattutto considerando che il nostro
obiettivo è di arrivare ai 400 MW di picco fotovoltaici installati. Stiamo
parlando di 400 rispetto a 9000 - di un "faremo" rispetto ad un "già
fatto".
Perchè ti piace il fotovoltaico e non il solare termodinamico ? Quel
progetto Archimede dell'ENEA che il buon Rubbia deve continuare a
sviluppare in Spagna perchè noi lo abbiamo cacciato ?
E non estendo il discorso a paragoni con altre fonti di energia come il
nucleare, anche se andrebbe fatto.
Qui ritorno al post iniziale da cui è partita tutta la discussione:
evoluzione del rendimento in quale senso ? 
1 - Valori nominali di laboratorio con: temperatura fissa e controllata (e
quindi con eventuale raffreddamento), carico ottimale, 1360 W/mq con
spettro della luce solare e raggio incidente perpendicolarmente alla
cella ? In tal caso si deve anche specificare come variano le curve di
rendimento in funzione della temperatura e del carico, e quanto è
realistico il mantenimento delle condizioni ottimali sul campo.
Oppure 
2 - Valori sul campo specificando se pannello fisso o con inseguitore
solare, carichi variabili,  surriscaldamento del pannello, variazioni
atmosferiche, ecc. ? In tal caso vanno specificate delle medie annue nelle
diverse condizioni operative a diverse latitudini.
Insomma se dopo 30 anni di studi e ricerche il fotovoltaico continua a
rimanere un settore di nicchia con rendimenti economici ed efficenza di
conversione non eccezionali (vedi gli altri post di questa discussione)
probabilmente qualche ragione tecnica ci sarà.
Tutto questo non toglie, IMHO, che proprio in alcuni settori di nicchia,
come ad esempio il risparmio energetico per applicazioni residenziali, il
fotovoltaico sia fondamentale.
Spacciarlo però per la panacea dei nostri mali oppure per l'energia del
futuro su cui investire tutto e su cui basare il nostro Piano Energetico
Nazionale mi sembra una bella forzatura.
Da ultimo due correzioni di due miei post precedenti:
1 - per la produzione dei 3KW di picco i mq di pannelli che mi risultano
sono 16 e non 12 come ho erroneamente scritto;
2 - Sergio Brofferio mi risulta Professore Ordinario al Politecnico di
Milano

 
http://www.greenandgoldenergy.com.au/
No, non è solo per i costi: non puoi concentrare la luce perchè altrimenti
innalzi la temperatura ed il rendimento si abbassa, però questo te lo avevo
già scritto. 
In caso contrario basterebbero dei paraboloidi per concentrare la luce sulle
celle e ridurre i costi, esattamente come fanno per il solare
termodinamico. Non lo fanno proprio per questo tipo di problema.


Ti consiglio di leggerti la documentazione tecnica del sito australiano e
anche di quest'altro (trovi analisi tecniche sul problema della temperatura)
http://homepage.mac.com/nekins/syracuse/
in alcuni progetti si usano anche le parabole,c'è però il problema della
peggior precisione nella concentrazione della luce.
ci sono solo due problemi:1)i costi 2) l'affidabilità del sistema ad
inseguimento.



Se abiti in una zona ottimale per l'eolico, certamente e' da preferire; ma 
non e' cosi' per tutti: se guardi la mappa dei venti, la pianura padana non 
e' adatta mentre il solare piu' o meno (al sud meglio che al nord) si puo' 
mettere ovunque.

 
Ti ringrazio per l'indirizzo del sito ed è molto interessante. E' anche
interessante l'articolo sui problemi di temperatura, faccio riferimento al
più recente quello di H.S. Lee.
A pag. 2 per quanto riguarda i coefficienti di temperatura del 400X ti cito
testualmente: "the conversion efficiency decreases as increasing the
receiver temperature, where the loss of efficiency is around 0.5% as the
receiver temperature rises by 1 oC".
La situazione sembra migliore nel 550X.
Nei grafici riportati, in ogni caso, si passa dai coefficienti di efficienza
dichiarati del 37% per la cella e 27% per il modulo (per il fattore di
forma ?) a valori tra il 24 ed il 20% per temperature che vanno dai 14 ai
30° C.
Come sicuramente avrai notato, nell'articolo si parla di un "homogenizer"
per il controllo della temperatura. Non penso che se non metti dei
dispositivi di raffreddamento una lente di Fresnel con dei fattori di
concentrazione intorno a 400X non ti riscaldino di un bel pò il tuo
ricevitore.
Vorrei vedere le curve caratteristiche corrente-tensione del dispositivo per
temperature più elevate ma nell'articolo non ci sono (si sta nel comodo
range 14-30°C). Vorrei inoltre sapere per quale impedenza di carico è
previsto il progetto e come questo lavora al variare della temperatura.
In ogni caso si passa da un teorico 37% ad un pratico 20-24 con inseguitore
solare e circuito di raffreddamento.
Non concordo quindi con la tua analisi secondo la quale la temperatura non è
un problema, lo è eccome e loro lo sanno benissimo, anche perchè con quelle
concentrazioni di luce passeresti da temperature iniziali basse a
temperature molto elevate variando di molto e se il carico è ottimale a
bassa temperatura non funziona bene ad alta e viceversa. 
Certo raffreddando i dispositivi il problema non si pone ma allora dobbiamo
vedere l'efficienza energetica di tutto il sistema. Lasciamo poi perdere i
costi e non solo quelli delle celle, che potresti in un futuro riuscire ad
abbassare, ma i costi di tutto il marchingegno: e sulla meccanica incidi
poco.
 

 poco.
Ciao,
forse mi devo spiegare meglio,non voglio dire che i rendimenti non scendono
con l'aumentare della temperatura,voglio solo dire che le perdite non sono
così disastrose,comunque aspettiamo di vedere le ore equivalenti di
produzione dei sistemi a concentrazione sul campo.
I prezzi dovrebbero essere abbastanza bassi almeno così sostengono più fonti
http://www.nrel.gov/ncpv/pvmenu.cgi?site+ncpv&idx=3&body=faq.html
http://www.greenandgoldenergy.com.au/500kWSunCubeFarm.htm
http://thefraserdomain.typepad.com/energy/2006/02/post_1.html#more
 (questo è
un ottimo blog)
 
e ci sono molte altre previsioni simili,anche per progetti europei
http://www.sol3g.com/eng/girasol.htm
e italiani
http://www.ene1.portici.enea.it/ene-foto/default.aspx
Per quanto riguarda i rendimenti più bassi delle celle in situazioni reali è
normale,nel passaggio della luce nel concentratore (di qualsiasi tipo sia)
si perde un buon 15-35% di energia.
Comunque io credo che in italia sia meglio puntare sul fotovoltaico piano (i
sistemi a concentrazione vanno bene per zone desertiche ),magari a film
sottile (fotovoltaico di seconda generazione) o con celle di silicio
prodotto non da scarti dell'industria elettronica.
