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Energia Fotovoltaica |
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L'energia solare è la fonte di energia primaria per eccellenza
Ogni anno il sole irradia sulla terra 19.000 miliardi di TEP (Tonnellate Equivalenti Petrolio) mentre la domanda annua di energia è di circa 9 miliardi di TEP. In Italia la domanda annua è di circa 170 milioni di TEP.
Praticamente tutta l' energia che oggi utilizziamo ha origine dall'irradiamento solare, compresi i combustibili fossili.
In questa sezione saranno trattati i sistemi termosolari e i sistemi fotovoltaici che sono le applicazioni solari più dirette.
Data la cospicua mole di materiale utile ad affrontare l'argomento questa sezione è suddivisa in due parti, in questa pagina è inserito il materiale riguardante i sistemi fotovoltaici, successivamente è inserito il materiale a riguardo dei sistemi termosolari.
Energia fotovoltaica
L'effetto fotovoltaico consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica. Esso è noto fin dal secolo scorso, quando si scoprì che era possibile trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica tramite una cella elettrolitica senza passare per processi termodinamici. La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954 negli Stati Uniti, quando i laboratori Bell realizzarono la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino.
Esistono due tipi di sistemi fotovoltaici: gli impianti senza accumulo e quelli con accumulo; questi ultimi sono provvisti di accumulatori per "mettere in serbo", durante il giorno e specialmente nelle ore di sole, l'energia elettrica da utilizzare poi durante la notte e quando il sole è coperto. L'energia viene conservata in batterie (normalmente piombo-acido) ed un regolatore di carica impedisce che la tensione di carica superi un certo valore per salvaguardare l'integrità degli accumulatori.
Gli impianti con accumulo sono impiegati nelle "utenze isolate", cioè là dove gli utilizzatori non sono collegati alla rete, e quindi, se la loro fonte di elettricità fosse quella solare, ne rimarrebbero senza proprio la notte, quando la luce è indispensabile. Gli impianti senza accumulo sono normalmente utilizzati per fornire energia a una rete elettrica già alimentata da generatori convenzionali e servono ad immettervi altra energia
Attuale stato dell'arte: i semiconduttori al silicio
Attualmente i moduli fotovoltaici sono costruiti partendo da semiconduttori al silicio, le applicazioni sono essenzialmente per piccole potenze e sopratutto per utenze isolate dove sarebbe oneroso collegarsi con la rete elettrica e non sussistano altre fonti primarie quali venti costanti, corsi/salti d'acqua ecc., esistono centrali solari di qualche MWp più che altro utili a testare le tecnologie maturate, i costi degli impianti attualmente funzionanti non sono competitivi con gli altri sistemi di generazione di energia elettrica.
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Centrali solari fotovoltaiche |
Il generatore fotovoltaico:
E' costituito da un insieme di moduli fotovoltaici
I moduli sono costituiti da un insieme di celle
Più moduli collegati insieme formano un pannello che può essere utilizzato anche per piccoli sistemi.
Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie, costituiscono una stringa.
Più stringhe, collegate generalmente in parallelo, costituiscono un campo di una centrale fotovoltaica
Informazioni sui sistemi fotovoltaici: enea.it/com/pubblicazioni/Op22.pdf
La centrale fotovoltaica di Serre (nell'immagine) è stata la più grande d'Europa fino al 2002, ha una potenza superiore ai 3 MW
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La cella fotovoltaica
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E' il componente base dei sistemi fotovoltaici, un dispositivo costituito da una sottile fetta ( 0,3 mm ) di materiale semiconduttore (wafer), in genere silicio, opportunamente trattata.
Tale trattamento è caratterizzato da diversi processi chimici, tra i quali si hanno i cosiddetti “drogaggi”: inserendo nella struttura cristallina del silicio delle impurità, cioè atomi di boro e fosforo, si genera un campo elettrico e si rendono anche disponibili le cariche necessarie alla formazione della corrente elettrica.
Riassumendo molto l'energia si ottiene quando i fotoni della luce solare, colpendo una cella, "strappano" gli elettroni più esterni (di valenza) degli atomi di silicio, gli elettroni sono raccolti dal reticolo metallico serigrafato sulla superficie visibile della cella che "incanalano" un flusso di elettroni ottenendo una corrente continua di energia elettrica.
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Cella in silicio policristallino
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Pannelli con celle in silicio monocristallino |
L' efficienza di queste celle fotovoltaiche è 12-16%,
Per la produzione di un pannello da un kWp occorrono 6-9 MWh di energia.
L'energia prodotta nella vita media (20 anni) da un pannello FV da 1 kWp è 18-24 MWh.
Il costo di un impianto con celle in silicio monocristallino è attualmente di circa 10-12.000 € al kWp, il costo diminuisce se l'impianto è di taglia maggiore.
Il wafer di monocristallo si produce con il metodo Czochralsky , basato sulla cristallizzazione di un “seme” di materiale molto puro, che viene immerso nel silicio liquido e quindi estratto e raffreddato lentamente per ottenere un “lingotto” di monocristallo, che avrà forma cilindrica (da 13 a 30 cm di diametro e 200 cm di lunghezza). Successivamente le celle ottenute affettando questo cilindro vengono squadrate non completamente, lasciando i caratteristici angoli smussati, a volte anche a forme ottagonali, il colore è uniforme.
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Pannelli
Modulo a 6 celle |
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Pannelli con celle in silicio multicristallino |
Le celle a silicio multicristallino (o policristallino) possono avere efficienze del 10-13%
Per la produzione di un pannello da un kWp occorrono 4-7 MWh di energia.
L'energia prodotta nella vita media (20 anni) da un pannello FV da 1 kWp è 16-20 MWh.
Il costo di un impianto con celle in silicio policristallino è attualmente di circa 8-11.000 € al kWp, il costo diminuisce se l'impianto è di taglia maggiore.
Il wafer di multicristallo si origina dalla fusione e successiva ricristallizzazione del silicio di scarto dell’industria elettronica (“scraps” di silicio). Da questa fusione si ottiene un “pane” che viene tagliato verticalmente in lingotti con forma di parallelepipedo, per cui i wafer ottenuti hanno forma squadrata e le caratteristiche striature.
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Pannelli
Cella singola |
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Attualmente i sistemi fotovoltaici hanno un EROEI (Energy Return On Energy Investment) con un minimo di 3 kWh prodotti per ogni kWh speso nella realizzazione del sistema, il massimo è superiore a 10 kWh resi per kWh di "energia grigia"
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Tipologia modulo |
Energia spesa per 1 kW (energia grigia) |
E.R.O.E.I* |
Superficie coperta da 1 kW (m2) |
Costo impianto per kW (Italia) |
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Monocristallino |
6-9 MWh |
3 - 5 |
6 - 9 |
7-12.000 € |
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Policristallino |
5-7 MWh |
5 - 7 |
8 -10 |
6-10.000 € |
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Amorfo |
3-5 MWh |
6 -10 |
11-15 |
5-8.000 € |
*Considerando una produzione di 1.200 kWh/anno e 20 anni di vita impianto.
Uno studio USA sulla quantità di energia necessaria alla produzione, installazione e manutenzione degli impianti FV.
www.homepower.com/files/pvpayback.pdf
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La tecnologia Laser a contatti sepolti (LGBG) per le celle fotovoltaiche al silicio
La tecnologia attualmente più usata per la realizzazione delle celle al silicio prevede che i contatti metallici vengano saldati sulla superficie della cella, comportando alcuni svantaggi fra cui una riduzione dell’area captante. La tecnologia LGBG si basa invece sulla possibilità di "nascondere" i contatti all’interno della cella. Un laser viene utilizzato per creare dei solchi sulla superficie della cella all’interno dei quali viene poi fuso il metallo a base di rame che fungerà da conduttore per l’elettricità prodotta. Questo processo, inventato da Martin Green e Stuart Wenham nel 1984, è stato poi applicato per la realizzazione di celle commerciali dal 1992. Attualmente le celle LGBG raggiungono un’efficienza del 17%, ma gli esperti prevedono di raggiungere a breve il 20%.
L'attuale impianto fotovoltaico di maggior potenza
Sarà installato in Germania il più grande impianto fotovoltaico del mondo. Il sistema fotovoltaico coprirà complessivamente una superficie di circa 45.000 m2 e sarà posto sulla copertura di un grande deposito di proprietà dall’azienda tedesca di servizi TTS Global Logistics. Con una potenza di 5 MW, supererà in grandezza le installazioni solari "record" già esistenti in Germania, come l’impianto da 4 MW di Hemau, ultimato dalla Solartechnik GmbH nel 2003 ("Ilsolea360gradi", n.11/2002), e quello da 2,1 MW realizzato alla Shell Solar presso il Trade Center di Monaco. Per la copertura presso la Global Logistic verranno utilizzati oltre 35.000 moduli FV in silicio monocristallino ad alta efficienza, i "Saturn" della BP Solar che utilizzano la tecnologia a contatti sepolti -LGBG. Il progetto, che ha un costo di 20 milioni di euro, è stato curato dall’azienda tedesca Tauber Solar, in collaborazione con altre aziende del settore solare. L’elettricità prodotta verrà venduta alla rete di distribuzione locale secondo i termini previsti dalla legge nazionale per le energie rinnovabili (EEG).
Fonte ilsolea360gradi.it/2003/settembre2003.pdf Pag.8
Le 50 centrali fotovoltaiche di maggior potenza nel mondo pvresources.com/en/top50pv
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Ricerca & Sviluppo: Celle fotovoltaiche multigiunzione
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Dagli anni 90 sono iniziate le esplorazioni di una nuova tecnologia per migliorare l'efficienza delle celle fotovoltaiche utilizzando delle cella composte, costituite da differenti materiali semiconduttori disposti a strati, uno sull'altro, e che permettono alle differenti porzioni di spettro solare di essere convertite in elettricità a differenti profondità, aumentando con ciò l'efficienza totale di conversione della luce incidente. Viene anche definita come Split spectrum cell o VMJ. (Vertical Multijunction Cell) |
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Quando i fotoni della luce solare raggiungono una cella FV solo quelli con un determinato livello di energia possono liberare gli elettroni dai loro legami atomici per produrre una corrente elettrica.
Se la cella FV ha la caratteristica di avere un più largo spettro del livello assorbente di energia il suo rendimento sarà maggiore, questo è possibile "sovrapponendo" film sottili di diversa banda di "eV"
Quando i fotoni della luce solare raggiungono una cella FV solo quelli con un determinato livello di energia possono liberare gli elettroni dai loro legami atomici per produrre una corrente elettrica.
Se la cella FV ha la caratteristica di avere un più largo spettro del livello assorbente di energia il suo rendimento sarà maggiore, questo è possibile "sovrapponendo" film sottili di diversa banda di "eV" |
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Oggi buona parte della ricerca sulla tecnologia a multigiunzione è incentrata sui semiconduttori all' arsenuro di gallio (GaAs) su uno o anche su tutti i films componenti la cella,in laboratorio queste celle hanno raggiunto efficienze del 35%, altri materiali utilizzati nella ricerca per questa tecnologia sono il rame indio diselenide (CuInSe2), il telloruro di cadmio(CdTe), fosfuro di indio-gallio (GaInP2) |
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La ricerca è mirata anche ad esplorare metodi utili ad abbassare il costo delle celle a film sottili prodotte con materiali innovativi, come la produzione di supporti-pellicola meno costosi, sistemi per il recupero dei semiconduttori a fine vita delle celle, rendere più sottili i film di semiconduttori.
Tunneljunction: Nell' esempio a destra il dispositivo multijunction usa una cella superiore al fosfuro di indio-gallio, una "giunzione passante" per aiutare il flusso degli elettroni fra le celle e la cella inferiore all' arsenuro di gallio
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Ricerca & Sviluppo: Celle fotovoltaiche a concentrazione
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Il concentratore fotovoltaico consiste in piccoli concentratori che utilizzano lenti Fresnel o microprismi, in grado di concentrare (moltiplicare) i soli, fino a 500 volte la potenza. |
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Un' unità di base tipica del concentratore Fv consiste in un sistema ottico che mette a fuoco la luce, un complesso di celle FV, un concentratore secondario per riflettere i raggi luminosi eccentrici sulla cella, un sistema per dissipare il calore eccedente dovuto alla concentrazione, i vari contatti e sistemi di fissaggio dei componenti.
Il modulo illustrato è composto da 12 unità in una configurazione 6*2. Queste unità di base possono essere unite nelle volute configurazioni per l'ottenimento del modulo nel formato voluto.
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Prototipo del progetto spagnolo Euclides.
in pratica il sistema di concentrazione è simile ad una applicazione per i sistemi di concentrazione termosolare ad inseguimento, invece di essere scaldato il fluido termodinamico viene irraggiato il sistema contenente le celle FV con ottica di concentrazione abbinate al sistema di dissipazione del calore dovuto alla concentrazione.
Il sistema sperimentale è lungo 24 metri, si sono ottenute efficienze del 16%
Un prototipo più avanzato è installato a Tenerife, è composto da 14 file di concentratori lunghi 84 metri per una potenza di 480 kW
Il costo finale è ancora elevato, circa 5.000 € al kWp
Fonte iter.es/pre-instalaciones-recorrido-euclides.htm |
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Le immagini a lato rappresentano un sistema modulato di concentratori fotovoltaici con la caratteristica di potersi disporre anche parallelamente al terreno per utilizzare la luce diffusa nei periodi di cielo velato o parzialmente coperto.
Il prototipo è installato a Rockingham, in Australia
Fonte ed immagini
solar.anu.edu.au |
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Con sistemi FV a concentrazione è possibile ottenere anche energia termica dal sistema di raffreddamento delle celle, si può così ottenere un sistema di cogenerazione
Fonte ed immagine
bsrsolar.com/core1-4.php3 |
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Concentratore FV cells |
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2. |
Sistema a filtro trasparente |
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3. |
Pompa del circuito di raffreddamento |
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4. |
Scambiatore di calore |
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5. |
Uscita energia termica |
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Le tecnologie a concentrazione FV sono interessanti per la possibilità di ridurre la quantità si semiconduttore necessario alla produzione dei moduli che sono i componenti più costosi. I concentratori possono essere realizzati con materiali relativamente economici. L'efficienza è data dal rapporto di concentrazione il quale può raggiungere un fattore di 400- 500 soli.
La maggiore efficienza dei concentratori FV si è ottenuta abbinandoli a celle multigiunzione con film sottili a base di semiconduttori innovativi e a basso costo
La società Spectrolab, (Boeing) che fornisce i moduli fotovoltaici per la NASA ha raggiunto i massimi record nella concentrazione FV con un'ottica a 400 soli ed impiegando celle a tripla-giunzione con un'efficienza del 34%, in prospettiva a medio termine questa società prevede costi per produzioni in grande scala di 1.000 € al kWp e a lungo termine fino a 500 € al kWp epri.com/journal/details.asp?id=210
In Italia si stanno compiendo alcuni studi anche sulla concentrazione FV e sui suoi componenti.
Federico Bizzi (Serravalle Ferrara) Laureato presso la Facoltà di Ingegneria dei materiali, ha svolto una tesi di laurea sull'argomento: “Progettazione e realizzazione di un microscambiatore di calore per il raffreddamento di celle fotovoltaiche a concentrazione”.
(La tesi è stata presentata alla Conferenza europea Pv in Europe From Pv technology to energy solution Roma ottobre 2002). La riduzione delle dimensioni dei componenti elettronici e dei circuiti integrati ha comportato la necessità di smaltire gli elevati flussi termici generati, tramite complessi sistemi di refrigerazione. Il problema della dissipazione termica è di grande attualità e rientra nel grande filone delle energie rinnovabili. La tesi mette a punto un progetto di microscambiatore di calore, per il raffreddamento di celle fotovoltaiche nei sistemi a concentrazione, oltre i limiti imposti dai sistemi tradizionali. A lavoro ultimato, il microscambiatore si presenta come una piastrina di 1 cm x 1 cm, di spessore inferiore al millimetro. Risultati finali: miglioramento dell’efficienza e riduzione del costo complessivo di realizzazione del sistema cella-scambiatore. La tecnologia può prestarsi all’utilizzo su larga scala.
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Ricerca & Sviluppo: Sistemi termo-fotovoltaici
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Con il termine termofotovoltaico si indicano due diverse tecnologie:
1)Nel primo caso si tratta di pannelli fotovoltaici che trasformano le onde all'infrarosso in energia elettrica, l'energia primaria è generalmente data da combustibili, in teoria anche l'energia solare concentrata ad alte temperature può essere utilizzata. Questa tecnologia è nota con l'acronimo TPV
2) La più semplice e in qualche misura presente nel mercato, consiste in pannelli nei quali sono integrati un collettore termosolare e celle fotoelettriche, l'energia primaria è solare diretta, questa tecnica può essere interessante nel caso il fluido termico sia in grado di regolare la temperatura delle celle fotovoltaiche, le quali generalmente hanno maggiore efficienza ad una temperatura di 20/25° C. Questa tecnologia rientra nei sistemi integrati TPVS ed in pratica è un sistema solare di cogenerazione.
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Il sistema Termo Foto Voltaico è un processo che genera energia elettrica mediante celle fotovoltaiche sensibili alla radiazione infrarossa irraggiate da un corpo portato a temperatura di emissione con un bruciatore.
Il concetto è di far avvenire una combustione controllata all’interno di uno shield di materiale opportuno che, raggiunta la temperatura di esercizio, emette una radiazione principalmente infrarossa. Detta radiazione, successivamente filtrata e condizionata, investe celle sensibili a detta lunghezza d’onda e che trasformano la radiazione incidente in energia elettrica (cc).
I vantaggi principali dichiarati dai ricercatori sono :
- Versatilità. Può bruciare qualsiasi tipo di combustibile (diesel, gas naturale, biogas, syngas etc)
- Ambientalmente compatibile. Il sistema di combustione è lo stato dell’arte per quanto riguarda efficienza ed emissioni.
- Silenziosità. È una macchina statica, senza parti in movimento e conseguentemente senza necessità di frequenti ed onerosi interventi di manutenzione.
- Elevata efficienza globale
- Rapporto fra energia termica ed elettrica prodotta ottimale per soddisfare le esigenze dell’utente
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Schema del combustore del generatore termofotovoltaico. Per operare ad elevate temperature in condizioni di elevata fatica termica il sistema contiene diversi componenti ceramici ideati, e fabbricati dall'Università di Lecce. antonio.licciulli.unile.it |
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Thermo-PhotoVoltaic System: |
Può essere un sistema interessante se contribuisce a "rafreddare"le celle fotovoltaiche quando queste si surriscaldano in presenza di eccessiva insolazione, situazione che riduce l'efficienza fotovoltaica.
Fonte casafelice.com
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Un progetto che esplora la possibilità di massimizzare l'utilizzo della radiazione solare con sistemi minimi e a costi contenuti, prevede l'integrazione di moduli fotovoltaici e collettori termosolari in un sistema a concentrazione solare con inseguimento del sole su due assi, un sistema tipo ha una potenza elettrica e termica rispettivamente di 1,8 e 17 kW, la temperatura massima del fluido termico è di 55°C e i moduli fotovoltaici sono previsti in silicio monocristallino
Fonte sic-divisione/ita/wind_ita.htm
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Ricerca & Sviluppo: Celle fotovoltaiche organiche, polimeriche, plastiche
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Il principio del loro funzionamento e' stato individuato nel 1990 dal chimico svizzero Michael Graetzel che, ispirandosi alla fotosintesi per convertire la luce in corrente elettrica, ha pensato di porre sulla superficie di un semiconduttore uno strato di molecole organiche trattate in modo da metterle in grado di assorbire la luce.
Se prodotte a livello industriale, le celle di Graetzel potrebbero superare in breve tempo in efficienza e convenienza le attuali celle fotovoltaiche in silicio. Gli esperti che lavorano al progetto prevedono che entro i prossimi dieci anni il costo dell'energia solare potrà essere paragonabile a quello degli impianti tradizionali.
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Il vetro serve solo da supporto ad una "vernice" polimerica-organica
Per il momento un prototipo delle celle solari organiche fa funzionare un piccolo ventilatore.
La STMicroelectronics, società italo-francese, leader nella produzione di semiconduttori, ritiene sia possibile produrre sistemi fotovoltaici con semiconduttori organico-polimerici ad un costo di 200 € al kWp: 20 volte meno dei sistemi attuali al silicio, l'efficienza dovrebbe essere del 5-10% e quindi per avere 1 kWe di picco servono dai 20 ai 10 mq di superficie fotovoltaica.
La commercializzazione è prevista per il 2005. Tale prospettiva riapre completamente le potenzialità del fotovoltaico che diventerebbe una fonte enorme e semplice da utilizzare.
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Le celle solari "Dye-sensitized"
Il team della ST Microelectronic seguirà l’approccio di ricerca sviluppato nel 1990 dal professor Michael Graetzel dello Swiss Federal Institute of Technology, basato su un principio analogo a quello della fotosintesi. In una cella convenzionale, un singolo materiale come il silicio svolge tutte le tre funzioni essenziali al funzionamento della cella, e cioè assorbire la luce solare (convertendo i fotoni in elettroni e lacune), resistere al campo elettrico necessario a separare gli elettroni dalle lacune e condurre le cariche libere (elettroni e lacune) ai collettori delle celle.
Per assolvere in modo efficiente a queste tre funzioni è necessario che il materiale semiconduttore abbia elevata purezza e questo è il principale motivo per cui le celle solari al silicio sono troppo costose per competere con le tradizionali forme di produzione di elettricità.
La cella sviluppata da Graetzel, conosciuta come Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC), riproduce il meccanismo usato dalle piante per convertire la luce del Sole in energia utile, dove ogni funzione è assegnata ad una diversa sostanza. La cella DSSC usa un colorante organico (in pratica un fotosensibilizzatore) per assorbire la luce e creare una coppia elettrone-lacuna, uno strato di ossido metallico nanoporoso ad elevata area superficiale come conduttore di elettroni ed un elettrolita liquido come conduttore delle lacune. Ulteriori sviluppi di queste celle prevedono la sostituzione dell’elettrolita liquido generalmente usato per la funzione del trasporto delle lacune con polimeri conduttori. Ciò potrebbe consentire un’ulteriore riduzione dei costi e quindi un importante passo verso la competitività dell’elettricità solare fotovoltaica.
Fonte ilsolea360gradi.it/2003/novembre2003.pdf pag 8 |
Progetti "spaziali"
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Un progetto per molti versi più utopistico di altri sulle svariate tecnologie energetiche, sopratuuto ma non solo per i costi e per svariati problemi tecnici, probabilmente potrebbe anche risultare pericoloso per il fascio di microonde che dovrebbe essere trasmesso in continuo a terra, si tratta di satelliti geostazionari che raccogliendo la radiazione solare ad una quota alla quale non si hanno dispersioni in atmosfera permette una maggiore efficienza dei moduli fotovoltaici.
Un progetto ancora più impegnativo prevede la creazione di centrali lunari, illustrato di seguito in un articolo pubblicato da boiler.it
L’ENERGIA PROVENIENTE dal Sole che viene irradiata verso la Luna potrebbe costituire un’interessante, nuova forma di energia alternativa da utilizzare sulla Terra: è questo quanto annunciato da David Criswell, direttore dell’Institute for Space Systems Operations all’Università di Houston. Criswell propone di realizzare un sistema lunare di raccolta dell’energia solare (Lsp), usando i materiali che si trovano sul satellite per costruire delle basi sulla Luna, in grado di raccogliere l'energia solare e convertirla in microonde, che sarebbero irradiate a diverse migliaia di strutture riceventi, sparse sulla Terra. Qui, le microonde sarebbero convertite in elettricità da inserire nelle griglie locali di alimentazione. Attualmente, un impianto basato su questo sistema è già in efficiente funzionamento, precisa il fisico sull’ultimo numero de The Industrial Physicist: un telescopio radiofonico dell'osservatorio di Arecibo a Puerto Rico usa, infatti, regolarmente un fascio di microonde per produrre le immagini della Luna. Secondo il progetto proposto da Criswell, la costruzione entro il 2050 di 20-40 basi lunari consentirebbe di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 20 terawatt di una popolazione futura, stimata intorno ai 10 miliardi di individui.
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«In linea di principio il progetto è perfettamente fattibile, ma il problema più importante è il costo», commenta Paul Lowman, un geologo del Goddard Space Flight Center della Nasa. «Il progetto di Criswell avrà bisogno di un’enorme quantità di persone, con dei costi molto alti». «Attualmente abbiamo già molte difficoltà per sostenere l’International Space Station (Iss), con tutti i suoi importanti progetti di ricerca», aggiunge l'ex senatore e astronauta John Glenn. «Andare di nuovo sulla Luna, realizzare e mantenere operativa una rete di basi per la produzione di energia potrebbe essere un’operazione veramente molto costosa». «Secondo me, il solo problema esistente riguarda il fatto che, non essendo stati sulla Luna negli ultimi trent’anni, non abbiamo molte conoscenze su come utilizzare le risorse del satellite», ribatte Martin Hoffert, fisico presso l'Università di New York e coautore di Beam It Down: How the New Satellites Can Power the World; «ma da un punto di vista tecnico, io credo che il progetto molto probabilmente funzionerebbe».
Criswell ha cominciato a valutare l’idea di costruire delle centrali elettriche localizzate sulla Luna più di vent’anni fa, mentre lavorava per il Lunar Science Institute, attuale Lunar and Planetary Institute, fondato nel 1967 da Lyndon Johnson. Durante la sua permanenza presso la struttura, infatti, lo scienziato ha seguito un progetto rivolto alla possibile conversione di materiali lunari in materie prime utilizzabili sulla Terra, come, per esempio, la trasformazione della bauxite in alluminio, concludendo che nelle rocce lunari l’abbondanza di silicio, magnesio, alluminio e titanio poteva consentire la facile costruzione di batterie solari, traendo così spunto per il concepimento del progetto Lsp. «Attualmente la Nasa non è interessata alla Luna, in quanto ha avviato molti programmi di ricerca in altri campi, come per esempio la vita su Marte», afferma Lowman. «Soltanto un aumento del surriscaldamento terrestre dovuto all’anidride carbonica potrebbe cambiare le cose, ma in questo momento non credo ci siano molte possibilità di realizzare il programma proposto da Criswell», conclude lo scienziato.
enelgreenpower.enel.it/it/viridia/sole_luna_terra.html |
Potenziale
In questo studio del 2002 dell'International Energy Agency - Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS, Task 7) si è cercato di determinare il potenziale del fotovoltaico integrato negli edifici in alcuni dei Paesi OCSE. Per l'Italia è stata stimata un'area di tetti potenzialmente disponibile all'inserimento del FV pari a 763,53 km2 (410 km2 circa per gli edifici residenziali ed il restante in edifici agricoli, industriali e commerciali) e un'area per le facciate pari a 286,32 km2 (per un valore totale pro-capite pari a circa 18 m2). La produzione potenziale da FV in Italia sarebbe pari a circa 126 TWh/anno (il 45% dei consumi elettrici).
Fonte: ilsolea360gradi.it/2003/aprile2003.pdf Pag. 2, oja-services.nl/iea-pvps/products/index.htm
Aspetti economici
L'attuale tecnologia fotovoltaica non è ancora competitiva con gli altri sistemi: il costo dell'energia ottenuta da sistemi fotovoltaici è dieci volte superiore al costo dell'energia ottenuta da sistemi eolici e 4/5 volte superiore al costo dell'energia ottenuta da centrali solari termoelettriche. Attualmente un impianto da un kW costa 8/13.000 € chiavi in mano, questo comporta l'impossibilità di ammortare il costo dell'impianto, mediamente senza incentivi pubblici si riesce a rientrare da 1/3 a 1/2 dell' investimento.
Fonte: minambiente.it/FontiRinnovabili/fotovoltaico.asp
E' vero per altro che una maggiore diffusione delle applicazioni FV permette una notevole riduzione dei costi, l'esempio è dato dalla Germania e dal Giappone dove in questi anni sono stati installati numerosissimi sistemi FV ed i costi sono inferiori alla metà dei costi attuali in Italia, fino a 4.000 € al kWp.
In Germania è in vigore una legge-incentivo che prevede un "premio" di 0,5 € al kWh immesso in rete, il recepimento delle direttive comunitarie da parte del ns governo dovrebbe portare all'attuazione anche in Italia di una legge simile.
In alcuni casi in cui non ci sia la possibilità di accedere alla rete elettrica può già oggi essere conveniente installare dei pannelli fotovoltaici, rimane il problema della necessità di accumulatori-batterie che aumentano i costi e danno problemi di smaltimento degli acidi utilizzati, almeno data l'attuale tecnologia.
La speranza per una maggiore concretezza è riposta nelle nuove tecnologie in fase di sperimentazione, le più promettenti sono quelle polimeriche-organiche a minor rendimento (maggior superficie necessaria) ma dovrebbero ridurre drasticamente il costo del kWp installato
Portali nazionali: ilsolea360gradi.it, enelgreenpower.enel.it
Gallerie di immagini: nrel.gov/data/pix/searchpix.cgi?=SOLAR+-+PHOTOVOLTAICS
Società americana per l' energia solare
ases.org
Società australiana e neozelanderse per l' energia solare
anzses.org
Associazione fotovoltaica britannica
pv-uk.org.uk
Associazione fotovoltaica Europea
epia.org
EuroSolar: Associazione europea per le energie rinnovabili
eurosolar.org/index800e.html
L'istituto di Fraunhofer per i sistemi energetici solari
ise.fhg.de
Società Tedesca dell' energia solare (DG)
dgs-solar.org
Società Internazionale dell' energia Solare
ises.org
Risorse e notizie sull'energia fotovoltaica
pvresources.com
altri portali
pvportal.com
solaraccess.com
solarcity.org
solarelectricpower.org
mysolar.com
seia.org
solarpaces.org
elsevier.com
wire.ises.org
electricityforum.com
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