Futuro dell’energia solare: le due dimensioni si incontrano

moduloCome è noto l’energia solare diretta da origine a due diversi approcci di valorizzazione energetica, orientati alla componente luminosa della radiazione solare con il fotovoltaico ed a quella della componente termica (calore), attraverso il solare termico, che, a loro volta, se abbinate a tecnologie di concentrazione della radiazione danno origine rispettivamente al fotovoltaico a concentrazione ed al solare termodinamico. Per anni ci sono stati tentativi di convergenza delle due filiere di valorizzazione, divise anche da un divario tecnologico, orientato per il fotovoltaico alla produzione di energia elettrica e per il solare termico alla produzione di energia termica, per riuscire, in un unico modulo tecnologico a far coesistere le due forme di generazione, dando vita ad una autentica unita cogenerante statica, idonea soprattutto per utenze termiche a a medio-bassa temperatura, come quelle già in uso per esempi valorizzando biomasse, od altre sorgenti di calore disponibili attraverso un motore ed un generatore in movimento di rotazione. L’idea di accoppiare un modulo fotovoltaico tradizionale ad un collettore termico infatti, risale addirittura agli anni ’70, quando furono avviati i primi studi teorici e pratici per investigare i benefici di questa soluzione. Nonostante esistano diverse tipologie di sistemi PV-T, un pannello solare ibrido nella sua configurazione base, è costituito da un modulo fotovoltaico alloggiato all’interno di un collettore solare termico. Il fluido vettore (aria o liquido) che circola nel collettore asporta il calore in eccesso, il quale viene prodotto sia direttamente della radiazione solare, sia per effetti dissipativi dalla corrente elettrica che fluisce nelle celle del pannello fotovoltaico sovrastante. Sostanzialmente, sintetizzando il concetto, un modulo PV-T, si può considerare un pannello solare termico nel quale l’assorbitore o piastra captante è costituito da celle fotovoltaiche. Oggi finalmente i prodotti che arrivano la mercato stanno maturando sempre più, come illustra una interessante pubblicazione della IEA (International Energy Agency), dal titolo Roadmap delle Tecnologie per il riscaldamento e il raffrescamento solare scaricabile in calce a questo post. Indubbiamente, applicare le tecnologie di riscaldamento e raffrescamento solare in configurazione combinata o integrata con altre fonti energetiche rinnovabili, rappresenta davvero una grande occasione di ottimizzazione gli investimenti, soprattutto, cosa assai frequente, quando lo spazio a disposizione per raccogliere l’energia solare è fisicamente limitato, come nel caso dei pannelli disposti sui tetti delle nostre abitazioni. Si tratta, come dicevo, di sistemi sistemi di tipo ibrido fotovoltaico/solare termico denominato con l’acronimo PV-T (photovoltaic/thermal hybrid solar technology), molto promettenti per il fatto che sono potenzialmente in grado di utilizzare l’energia solarecollettote PV-T in modo più efficiente dei sistemi tradizionali presi singolarmente.  Nella figura a destra una schematizzazione di funzionamento della struttura di un modulo PV-T della tedesca Solarzentrum Allgäu. In sostanza, i collettori PV-T, convertono innanzitutto l’energia solare in energia elettrica attraverso i moduli fotovoltaici, riutilizzando il calore in eccesso per il riscaldamento dell’acqua. Come dicevo un settore con molte attività di sviluppo attive da alcuni anni, che non ha ancora raggiunto significative quote di mercato, come conferma anche la roadmap dell’IEA, la quale indica il 2020 come termine auspicabile per lo sviluppo di sistemi PV-T competitivi. Sempre secondo l’IEA, per raggiungere questo traguardo sarà necessario supportare le aziende produttrici di sistemi Solar Heating Cooling (SHC) e fotovoltaici, soprattutto con il coinvolgimento di Centri Universitari e di ricerca. Ovviamente oltre ad azioni propulsive di ricerca e sviluppo sul fronte della innovazione, il livello di competitività raggiunto dalle diverse fonti rinnovabili, accompagnata dalla vastissima diffusione sui territori del fotovoltaico, possono davvero rappresentare una via di penetrazione immensa per lo sviluppo e la diffusione dei sistemi PV-T. Molti i fronti sui cui gli sviluppatori stanno lavorando per portare alla piena competitività di nuovi sistemi PV-T, riassumibili sui seguenti ambiti di miglioramento:

  • aumento dell’efficienza termica ed elettrica
  • riduzione delle perdite di calore, 
  • protezione contro il surriscaldamento, 
  • integrazione tra i diversi dispositivi 
  • abbattimento dei costi complessivi di produzione.

Sempre più vivace anche il panorama dei produttori che stanno cercando di sviluppare nuovi prodotti, dove tra gli altri si segnalano:

A seguire tre interessanti articoli di approfondimento che spiegano lo stato dell’arte della tecnologia PV-T, il terzo dei quali pubblicato da ScienceDirect, un antichissimo e prestigioso  magazine mondiale di sulle energie rinnovabili nel quale ho avuto l’immensa soddisfazione di vedere pubblicate come coautore, insieme al caro amico Ing. Giovanni Gualtieri del CNR IBIMET di Firenze tre articoli (un quarto in via di valutazione), sullo studio della andamento della distribuzione della risorsa eolica nel Mediterraneo centrale (vedi post precedente) :

A seguire anche questo interessante, recentissimo video che ci fa entrare nelle modalità costruttive di un pannello PV-T della Solarzentrum Allgäu

Scarica il Rapporto IEA “Roadmap delle Tecnologie per il riscaldamento e il raffrescamento solare”

Sauro Secci

Annunci
Questa voce è stata pubblicata in Fonti Rinnovabili, Efficienza Energetica, Ambiente e contrassegnata con , , , , , , , , , , , , , , . Contrassegna il permalink.

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...