Sistemi Sistemi fotovoltaici fotovoltaici concentraticoncentrati
Matteo BosioMatteo BosioAndrea AlbanoAndrea Albano
Sistemi CPVSistemi CPV
Gran parte del costo di un sistema fotovoltaico è dovuto all’elevato costo del silicio impiegato per le celle fotovoltaiche, che è difficilmente destinato a diminuire con l’aumento della produzione.
Il principio è semplice: visto che il silicio è la parte costosa del sistema e che la stessa cella fotovoltaica può teoricamente produrre più energia se esposta a flussi luminosi superiori, si impiega qualche sistema per concentrare molta luce solare su una ridotta quantità di celle fotovoltaiche di grande efficienza.
Sistemi Concentrati vs Sistemi Concentrati vs PannelliPannelli
Il concentratore giace in un piano ortogonale ai raggisolari durante l’intera giornata eliminando così il fattorecoseno che limita le performances dei sistemi statici piani.
Considerazioni inizialiConsiderazioni iniziali
Minor area di silicio.Minor area di silicio. Maggior efficienza Maggior efficienza
delle celle delle celle all’aumentare all’aumentare dell’intensità dell’intensità luminosa.luminosa.
Alte temperature Alte temperature di esercizio.di esercizio.
Necessità di Necessità di tracciamento tracciamento solare.solare.
VantaggiVantaggi SvantaggiSvantaggi
1. Sistemi a uno/due fuochi1. Sistemi a uno/due fuochi
Classificazione SistemiClassificazione Sistemi
2. Sistemi a più celle2. Sistemi a più celle
Sistemi a uno / due Sistemi a uno / due fuochifuochi
Sistemi a specchioSistemi a specchio Molteplicità di specchi piani per aver maggior Molteplicità di specchi piani per aver maggior
uniformità dell’area focale illuminata.uniformità dell’area focale illuminata. Inseguitore a 2 assi: il sole deve sempre trovarsi Inseguitore a 2 assi: il sole deve sempre trovarsi
lungo l’asse ottico del concentratore.lungo l’asse ottico del concentratore. Piccolo ricevitore Piccolo ricevitore
fotovoltaico nel fuoco del fotovoltaico nel fuoco del sistema ad alta sistema ad alta efficienza e affidabilità.efficienza e affidabilità.
Efficace sistema di Efficace sistema di raffreddamento: la raffreddamento: la temperatura deve temperatura deve mantenersi sotto i 90°C.mantenersi sotto i 90°C.
Sistema a bassa potenza Sistema a bassa potenza prodotta: 300Wpprodotta: 300Wp
Efficienza complessiva: Efficienza complessiva: 16%16%
Concentratore in vetroresina da 2,54mqConcentratore in vetroresina da 2,54mq
Sistemi DiSPSistemi DiSP Inseguitore a 2 assiInseguitore a 2 assi Capacità di fornire Capacità di fornire
elettricità o calore ad alte elettricità o calore ad alte temperaturetemperature
Sistemi BISCSistemi BISC Sistema FMDF (Fixed Mirror Sistema FMDF (Fixed Mirror
Distributed Focus )Distributed Focus )::la superficie la superficie emisferica rimane fissa e il emisferica rimane fissa e il sensore insegue il fuoco del sensore insegue il fuoco del sistemasistema
Sistemi relativamente piccoli e Sistemi relativamente piccoli e facilmente integrabili in strutture facilmente integrabili in strutture preesistenti (ad esempio tetti)preesistenti (ad esempio tetti)
Approccio dicroicoApproccio dicroico
Cerca di sfruttare differenti tipi di Cerca di sfruttare differenti tipi di semiconduttori, che convertono al semiconduttori, che convertono al meglio differenti lunghezze d’onda.meglio differenti lunghezze d’onda.
La radiazione viene divisa in due La radiazione viene divisa in due fasci: uno più ricco di infrarossi, che fasci: uno più ricco di infrarossi, che viene mandato al silicio, uno più ricco viene mandato al silicio, uno più ricco di visibile, che viene mandato di visibile, che viene mandato all’arseniuro di Gallio.all’arseniuro di Gallio.
Utilizzo di specchi Utilizzo di specchi particolari: uno particolari: uno specchio piano, e uno specchio piano, e uno dicroico leggermente dicroico leggermente inclinato.inclinato.
Sistema Dicroico (Univ. Ferrara)Sistema Dicroico (Univ. Ferrara)
Superficie riflettente: 1mq
Concentrazione: 196 soli
Separazione spettrale: 600nm
Celle in Si e InGaP
Tracker: 2 assi.
Sistemi a più celleSistemi a più celleRidgeRidge concentratorconcentrator
Sistema semplice che permette quasi di raddoppiare Sistema semplice che permette quasi di raddoppiare l’intensità della luce solarel’intensità della luce solare
Tracciatore solare a un solo asseTracciatore solare a un solo asse Unico svantaggio di questo sistema è la bontà degli specchi, Unico svantaggio di questo sistema è la bontà degli specchi,
che devono essere resistenti alle intemperie e altamente che devono essere resistenti alle intemperie e altamente riflettentiriflettenti
Concentrazioni di questo Concentrazioni di questo livello(1,6 soli) fanno si che livello(1,6 soli) fanno si che aumenti l’efficienza dei aumenti l’efficienza dei pannelli, senza che aumenti in pannelli, senza che aumenti in modo significativo la modo significativo la temperaturatemperatura
Sistemi a lenti di FresnelSistemi a lenti di Fresnel
Concentrazione Concentrazione radiazione fino a 250 radiazione fino a 250 solisoli
Basso costoBasso costo Inseguitore solare a 2 Inseguitore solare a 2
assiassi
Lenti di FresnelLenti di Fresnel L’obbiettivo è ottenere lenti leggere e poco
ingombranti.
Anelli di Fresnel: sezioni anulari concentriche ottenute frazionando la lente sferica
Sito Amonix in ArizonaSito Amonix in Arizona Amplificazione: 500 soli Area delle celle drasticamente ridotta Sistema di tracking semplificato Celle con elevata efficienza (26%)
PrismPrism concentratorconcentrator
Utilizzo di materiali oleograficiUtilizzo di materiali oleografici La riadiazione viene focalizzata selettivamente sulla La riadiazione viene focalizzata selettivamente sulla
cella fotovoltaica in zone dove l’assorbimento della cella fotovoltaica in zone dove l’assorbimento della cella è ottimizzato per quelle lunghezze d’ondacella è ottimizzato per quelle lunghezze d’onda
Solar trackerSolar tracker
Dispositivo Dispositivo meccanico per meccanico per l’inseguimento solarel’inseguimento solare
Si differenziano in Si differenziano in base ai gradi di base ai gradi di libertàlibertà
In base al tipologia di In base al tipologia di comando: digitale comando: digitale (basato su tabelle (basato su tabelle precompilate) o precompilate) o analogicoanalogico
Inseguitori a un grado di Inseguitori a un grado di libertàlibertà Inseguitori di tilt Inseguitori di tilt
per seguire il sole per seguire il sole nel suo movimento nel suo movimento stagionalestagionale
Inseguitori di rollio Inseguitori di rollio che seguono il sole che seguono il sole nel suo volgere nel suo volgere giornaliero (figura)giornaliero (figura)
Inseguitori a due gradi di Inseguitori a due gradi di libertàlibertà
Si prefiggono di allineare Si prefiggono di allineare perfettamente e in tempo reale perfettamente e in tempo reale l'ortogonale dei pannelli fotovoltaici l'ortogonale dei pannelli fotovoltaici con i raggi solari con i raggi solari
Tipologia di comando: inseguitori analogiciSensore principale composto da 4 celle PV
Sensore secondario formato da 2 celle pv
SitoSitohttp://http://optoelettronica.metid.polimi.itoptoelettronica.metid.polimi.it/Gruppi_di_lavoro/Albano_-_Bosio/Gruppi_di_lavoro/Albano_-_Bosio
Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione Andrea Albano Andrea Albano
Matteo BosioMatteo Bosio