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Titolo: Un possibile futuro per il fotovoltaico

Ho sempre contestato la fattibilita' del fotovoltaico, almeno come viene
 impostato oggi. Occorre troppa preziosa cella cristallina per ogni kW
di potenza installata e non vedo alcuna possibilita' di come i costi
possano scendere ancora, se non marginalmente. Ed anche una riduzione
dei costi, ad esempio, del 30% (e lo trovo un valore decisamente
ottimistico) non e' in grado di avvicinare il fotovoltaico dei moduli
cristallini piani ai costi correnti dell'energia.
Per questo motivo quella soluzione va bene solo come soluzione di
nicchia, ad esempio alimentazione in localita' remote sconnesse dalla
rete elettrica. Insomma, ovunque ci sia un gruppo elettrogeno, potrebbe
anche starci, in determinate condizioni un impianto fovoltaico.
Ma non ove gli utilizzatori sono convenientemente collegabili alla rete
di distribuzione elettrica.
Pero', se risolviamo il problema del consumo di silicio cristallino,
forse qualcosa si puo' fare.
Questo e' possibile con la concentrazione dei raggi solari in modo da
aumentare l'intensita' solare sulla sull'unita' di superficie di cella
fotovoltaica. Infatti all'aumentare dell'intensita' solare, si puo'
aumentare la produzione della cella, ovvero abbiamo maggiore potenze e
piu' energia prodotta a parita' di superficie cristallina.
Quello che forse alcuni non sanno e' che la concentrazione solare si
puo' fare anche con le celle al silicio cristallino.
Naturalmente occorre che siano celle costruite apposta per sopportare le
maggiori temperature che la concentrazione solare causa e/oppure
applicare un efficace sistema di raffreddamento delle celle fotovoltaiche.
In ogni caso, con la bassa concentrazione fotovoltaica (LCPV = low
concentration photovoltaics), si puo' anche operare con cautela con
pannelli normali. Avevo infatti suggerito di usare semplici specchi per
migliorare la produttivita' di un'impianto solare, specialmente nelle
prime ore del mattino e nelle tarde ore del pomeriggio.
Ed infatti, qualcuno ha pensato bene di farlo anche su grossi impianti
di produzione:
http://www.abengoasolar.com/corp/web/en/technologies/photovoltaic/proprietary/concentration_tracker/index.html
dove potete vedere che gli specchi sono posizionati verticalmente, in
modo da concentrare la radiazione laterale sui moduli, oppure:
http://www.abengoasolar.com/corp/web/en/technologies/photovoltaic/concentration/index.html
dove potete vedere che gli specchi sono posizionati orizzontalmente, in
moda da concentrare la radiazione proveniente da sopra sui moduli.
Nulla vieta anche di applicare gli specchi successivamente alla
costruzione dell'impianto, aumentando cosi' l'energia prodotta.
Per quanto riguarda la concentrazione ad alta intensita' (HCPV) avrete
visto alle fiere i prodotti a concentrazione che usano semiconduttori al
germanio. Che sia chiaro, con alte intensita' solari, non e'
obbligatorio usare le celle GaAs, semplicemente e' che con una alta
intensita' solare e la piccola superficie captante richiesta per unita'
di potenza nominale, si rende conveniente usare anche le celle ad alte
prestazioni di tipico uso spaziale (settore in cui non si bada a spese).
Ebbene, c'e' anche una diversa soluzione per la concentrazione ad alta
intensita', che non ha bisogno di usare lenti ed un telaio complicato e
pesante da muovere per seguire il sole, ovvero quello degli eliostati.
Abbiamo cioe' un'insieme di specchi motorizzati che concentrano i raggi
solari su dei moduli fotovoltaici appositi. Le concentrazioni sono
dell'ordine di x500 (500 intensita' solari).
Ogni "gruppo" e' composto da un certo numero di eliostati per ogni
modulo fotovoltaico, posto su un sostegno e sui vengono puntati gli
eliostati che seguono tutto il giorno il sole. Una potenza nominale di
35kW(elettrici) richiederebbe solo 0,23 mq di area di silicio
cristallino contro i 350 mq della soluzione tradizionale. I moduli sono
protetti da appositi filtri ultravioletti per bloccare radiazione che
danneggerebbe le ordinarie celle fovoltaiche. Inoltre ogni modulo e'
raffreddato con efficace sistema di raffreddamento onde evitare il
prematuro invecchiamento e la perdita di efficienza.
Pare che gia' oggi, nonostante la novita' della tecnologia (l'uovo di
Colombo ?), il costo per Watt installato sia un 30% in meno del
soluzione ordinaria, con moduli piani e radiazione solare 1:1.
Tra parentesi, suppongo che le celle fotovoltaiche devono avere
conduttori piuttosto robusti perche' ho l'impressione che sono
attraversati da correnti elevate.
A pagina 42 di questo documento trovate un disegno del concetto:
http://www.davidarchibald.info/papers/The%20Future%20of%20Energy%20in%20Australia%20July%202009.pdf
le celle fotovoltaiche sono contenute, con il circuito di
raffreddamento, nelle "torrette" di fronte a cui c'e' un gruppo di
eliostati per ogni "torretta".
Con questa tecnologia si vuole costruire un'impianto da 154MW(elettrici)
a Mildura in Australia (completamento nel 2013), per una produzione
stimata in 270gwh/anno. Usando il fotovoltaico nel modo semplice come si
fa adesso non sarebbe stato possibile ottenere una tale potenza
elettrica a meno di far man bassa (e si badi! per un solo impianto).
sulla produzione mondiale di celle al silicio cristallino.
Infatti a Mildura si usera' 1700 volte meno superficie di silicio
cristallino a parita' di potenza installata.
Non mi e' chiaro se a Mildura useranno invece una versione "parabolica":
http://www.solarsystems.com.au/the_technology.html
in cui in sostanza gli eliostati (112) sono fissati ad un telaio per
formare una parabola e quindi ruotano solidamente.
Francamente, cosi' si puo' anche ragionare ... a livello di MW e GW di
potenza installata. Ma la cosa piu' bella e' che il grosso della
tecnologia e' normale tecnologia metalmeccanica e di servomeccanismi ed
elettronica ...
-- 
Roberto Deboni
[Messaggio Usenet via Tiscali su 
text.giganews.com
. Se leggete via Web
il sottoscritto informa che non conosce o partecipa al sito/forum Web.]

Quantomeno stanno studiando e sperimentando miriadi di ottimizzazioni 
differenti per rendere competitiva la fonte.
Leggendo il link sottostante ad esempio Alla standford university hanno 
dimostrato la possibilità di conversione simultanea di
luce e calore in energia elettrica; risultato atteso +50% nell'efficienza, 
costo materiali ridotto
http://www.physorg.com/news199962208.html
e di notizie di scoperte/studi tipo questa, su physorg, gizmag, technology 
review, esce almeno un articolo a settimana
Saluti


Non confondiamo scoperte e studi che lasciano il tempo che trovano
(quanti anni ... o decenni ... per arrivare alla realizzazione
commerciale ?) con implementazioni ingegneristiche che si possono
effettuare da ... ieri, implementazioni che usano tecnologie basilari,
snobbate, forse poco entusiasmanti, ma su cui si basa tutto quello che
ogni giorno usiamo.
Chiunque ha un'impianto fotovoltaico puo' installare da subito i
riflettore per aumentare almeno del 50% la produzione (a meno che per
legge il GSE vieti di aumentare l'efficienza solare ... visto che siamo
in Italia, puo' capitare anche di questo).


 review, esce almeno un articolo a settimana
Beh giŕ esistono produttori che nei pannelli con sopra le celle di
SiO2 integrano sotto delle serpentine in rame... e se l' irraggiamento
č sufficente (sud italia) permettono pure la TRI-generazione
(elettricitŕ, calorie, friogorie) Da qualche parte dovrei avere l' url
del sito dl produttore (italiano).


Non solo ma sono già quasi disponibili a livello commerciale le
multigiunzioni (costosette ma dal rendimento molto elevato) in
compenso nel 2006 al convegno mondiale sulle rinnivabili a Roma
conobbi una azienda di Frascati (che tra l' altro produce pure il tubo
ricevitore degli specchi per gli impianti solari termodinamici) che
aveva in progetto di produrre dei.... non si possono definire pannelli
ma direi MODULI a concentrazione (sono dei CUBI messi in fila, ogni
cubo con tutta l' ottica integrata all' interno) che in più hanno
anche al posto del silicio una serie di FILTRI a "separazione di
carica" che rendono meglio del solo SiO2 nelle varie lungh. d' onda
della luce e data la loro forma possono essere montati anche su
piccoli telai mobili (si prendono con 2 mani) con motore ad
inseguimento; avevano il prototipo (funzionante) in esposizione e
dicevano che ne stavano studiando la produzione commerciale ma che ci
sarebbero voluti ancora 3-4 anni...suppongo che ora saranno
disponibili. Il costo dell' E prodotta dicevano che (allora nel
2006-2007) era di 4Euro il Kw/h.
Peràò dicevano anche un altra cosa: che TUTTI questi modelli
innovativi hanno per il momento un limite: non hanno ancora ricevuto
la standardizzazione EPA... anche se poi è solo una questione di tempo

 riflettore per aumentare almeno del 50% la produzione
A parte che pure i topi in laboratorio imparano dopo aver sbagliato 
strada quella giusta, non capisco come Lei non riesca a ficcarsi in 
quella testa da ingegnere che dopo gli articoli indeterminativi seguiti 
da un sostantivo MASCHILE non bisogni mettere l'apostrofo.
E' veramente degradante vederla commettere sistematicamente questo 
Orrore nonostante le numerosissime volte che le è stato fatto presente.
E' più stupido del cane di pavlov?
Ad ogni modo, aumentare del 50% la produzione? Sa quanto cala la 
produzione dei pannelli fotovoltaici quando si scaldano? Sa che ci sono 
studi che dimostrano come l'aumento di calore che si ottiene montando i 
pannelli sugli inseguitori motorizzati (a causa della costante 
perpendicolarità del pannello ai raggi solari) riduce la produzione 
finale? E il costo di esercizio e manutenzione dei motori?
Chiunque non può farlo nella maniera più assoluta senza un sistema di 
raffreddamento abbastanza efficiente (cosa di cui si parla da parecchio 
tempo e di realizzazioni pratiche se ne vedono da qualche anno). Forse 
in inverno avrebbe un certo vantaggio con soluzioni "solo specchio" 
anche senza raffreddamento.
-- 
http://tinyurl.com/miei-annunci

 riflettore per aumentare almeno del 50% la produzione
A parte che pure i topi in laboratorio imparano dopo aver sbagliato 
strada quella giusta, non capisco come Lei non riesca a ficcarsi in 
quella testa da ingegnere che dopo gli articoli indeterminativi seguiti 
da un sostantivo MASCHILE non bisogni mettere l'apostrofo.
E' veramente degradante vederla commettere sistematicamente questo 
Orrore nonostante le numerosissime volte che le è stato fatto presente.
E' più stupido del cane di pavlov?
Ad ogni modo, aumentare del 50% la produzione? Sa quanto cala la 
produzione dei pannelli fotovoltaici quando si scaldano? Sa che ci sono 
studi che dimostrano come l'aumento di calore che si ottiene montando i 
pannelli sugli inseguitori motorizzati (a causa della costante 
perpendicolarità del pannello ai raggi solari) ne può perfino ridurre 


 anche senza raffreddamento.
Del problema del surriscaldamento dei pannelli ne discutevo nell'
ottobre del 2006 al convegno mondiale sulle energie rinnovabili, anche
nelel discussioni che si tenevano agli stand dell' area fiere: c'
erano molte testimonianze di esperienze dirette, molto interessanti;
la situazione peggiore per l' eccessivo surriscaldamento nei periodi
di maggior irraggiamento non è quella dei pannelli montati sugli
inseguitori ma la DISPOSIZIONE, specialmente di quelli *montati in
serie* accostati gli uni agli altri perchè essendo che la circolazione
dell' aria limita molto l' accumulo del calore, SE i pannelli sono
accostati in file parallele o peggio ancora su aree contigue ai 4
lati: man mano che ci si allontana dagli estremi il calore tende ad
accumularsi *sotto* i pannelli in misura crescente, questo causa una
NETTISSIMA perdita di efficenza nella conversione e un accorciamento
del ciclo di vita del silicio.
Possibili accorgimenti sono sistemi di ventilazione passiva tramite
intercapedini sottostanti ma i migliori sono i sistemi di ASPORTO del
calore tramite serpentine sottostanti ad ogni singolo pannello;
naturalmente il fatto di lasciare spazio alla ventilazione si deve
dare per scontato.
Problemi simili ci sono agli inverter: sono dispositivi che generano
calore il quale se eccessivo diminuisce troppo l' efficenza che già è
in parte diminuita dalla trasformazione stessa; per questo è di
FONDAMENTALE importanza lo studio di una loro corretta ubicazione:
lontano da altre fonti di calore dirette, lontano dalla esposizione
diretta ai raggi solari, in luoghi freschi e ventilati, talvolta è
necessaria anche una dissipazione forzata con ventole, casi da ridurre
al minimo stretto indispensabile poiche' tutte le dissipazine attive
consumano energia.

 dare per scontato.
In una mia tesi ho ipotizzato l'uso dei pannelli fotovoltaici 
accoppiati ad un sistema di evaporazione dell'acqua in serre agricole: 
maggiore produzione elettrica, produzione di acqua potabile e per 
l'irrigazione (a seconda della quantità di cloruro di sodio di partenza 
si poteva ipotizzare anche un parziale mix in questo caso), più miti 
temperature in serra nei periodi estivi e parziale ombreggiamento che 
limitava i danni fogliari.
-- 
http://tinyurl.com/miei-annunci

 la standardizzazione EPA... anche se poi è solo una questione di tempo
Questo e' un'altro vantaggio della umile soluzione a base di specchi,
non richiede standardizzazione. Si montano e via.
Rinvio a nuovo thread per evitare di allungare questo post.
