Solare a concentrazione

Studio e sviluppo di tecnologie proprie per HCPV e per CSP

Partendo da una ricerca su solar-dish con motore Stirling fu avviato nel 2008 il filone di ricerca sul “solare a concentrazione”. Dopo numerose ed approfondite indagini sulle tecnologie per alta concentrazione, determinante per la conversione in elettricità con celle multi-giunzione, si sono sviluppati sistemi di tracking sia per Fotovoltaico ad alta concentrazione (brevettato) che per gruppi di solare termico di piccola potenza.

Le realizzazioni dei prototipi e la messa a punto di sistemi di controllo del puntamento e della gestione energetica, ha permesso di acquisire le esperienze per porsi all’attenzione a livello internazionale.

Innova MicroSolar (Horizon 2020)

Il progetto Innova MicroSolar ha come obbiettivo lo sviluppo di un sistema, innovativo, ad alte prestazioni ed economicamente vantaggioso, che sfrutti l’energia solare per la produzione di energia elettrica e termica (2 kWel – 18 kWh termici) per abitazioni individuali e piccoli edifici residenziali, utilizzando l’energia solare termica con temperature modeste 250 – 280 °C.
La tecnologia che sarà utilizzata è costituita da un sistema a concentrazione solare del tipo lineare a lente di Fresnel ed un micro impianto ORC (Ciclo Rankine Organico) combinato con un innovativo accumulo termico a cambiamento di fase (PCM) dotato di heat pipes reversibili per una rapida ricarica e scarica. Inoltre il sistema sarà integrato con una caldaia per la produzione di acqua calda e per il riscaldamento, e sarà testato in laboratorio e sottoposto a test sul campo.

Tale tecnologia fornirà il 60 % del fabbisogno energetico dell’edificio ed una riduzione fino al 20 % dei costi energetici e delle emissioni di gas serra (GHG) rispetto alle migliori tecnologie esistenti a basse emissioni. In questo modo il progetto contribuirà anche a migliorare la qualità della vita delle popolazioni all’interno ed esterno dell’UE fornendo energia pulita ed efficiente.
STRATEGIE ha sviluppato l’unità di controllo intelligente per monitorare il funzionamento di tutti i componenti; inoltre l’unità di controllo dovrà permettere l’interazione tra tutti i componenti in modo da ottenere le massime prestazioni elettriche e termiche.

I partner del progetto sono:

HCPV – Fotovoltaico ad alta concentrazione

Il sistema fotovoltaico ad alta concentrazione presenta dei vantaggi unici. La produzione di energia elettrica può essere incrementata fino al 30% ed il tempo di ritorno dell’investimento per l’utente finale viene ridotto in maniera sostanziale.
Il nostro sistema presenta una caratteristica unica rispetto agli altri moduli a concentrazione: è estremamente leggero, modulare e compatto. E’ facilmente integrabile sugli edifici e presenta una semplice installazione. Queste caratteristiche lo rendono ideale per le piccole e medie utenze come impianti fotovoltaici domestici, industriali e del terziario. La tecnologia fotovoltaica a concentrazione presenta ulteriori vantaggi ambientali. Il materiale fotovoltaico è ridotto di 800 volte rispetto ai sistemi tradizionali! I vantaggi nello smaltimento a fine vita sono evidenti: meno materiale fotovoltaico che viene sostituito da materiale facilmente riciclabile (alluminio, plastica).

Il sistema è estremamente compatto; un modulo standard, con le ultime versioni di celle disponibili è in grado erogare una potenza di picco di circa 1 kWp.
Il supporto ed il tracking hanno un peso estremamente ridotto che ne permette l’installazione senza richiedere opere di ancoraggio complesse e costose. E’ proprio il tracking il punto di innovazione (brevettato) che rende i moduli leggeri e capaci di muoversi con agilità.

ISIDE Solare termico a concentrazione

Il mini-sistema solare termico proposto da STRATEGIE (ISIDE) utilizza un set di specchi ad alta riflessione per concentrare la radiazione solare su un apposito scambiatore. E’ così possibile produrre acqua calda ad alta temperatura anche in inverno ed ottimizzare il funzionamento del sistema. Il concentratore è compatto e modulare ed è adatto alle esigenze delle utenze domestiche e del terziario. Il principio di funzionamento è simile a quello dei sistemi a torre centrale, adottati nelle grandi centrali solari. Il sistema introdotto da STRATEGIE permette di avere gli stessi vantaggi prestazionali degli impianti di grande taglia in un sistema dalle dimensioni estremamente compatte ed adatto all’applicazione di utenze medie e piccole.

I vantaggi del sistema ISIDE:

  • Ingombro molto limitato
    Sono i singoli specchi a muoversi, quindi l’impianto non richiede la realizzazione di opere strutturali e costosi basamenti. Il piano di specchi può avere una ampia gamma di inclinazioni e può essere posto in qualsiasi posizione da orizzontale (0°) a (quasi verticale (70°).
  • Precisione elevata
    L’inseguimento solare è ottenuto per mezzo di un algoritmo astronomico ed un preciso meccanismo di inseguimento che è stato brevettato e testato.
  • Facilità di installazione
    Il sistema di controllo presenta una interfaccia per l’inseguimento delle coordinate geografiche e per la modifica dei parametri operativi del sistema, in modo da rendere il concentratore flessibile alle esigenze di ogni utenza. E’ inoltre possibile la fornitura di un sistema di controllo da remoto dei parametri prestazionali del sistema.
  • Sicurezza e affidabilità
    La struttura è in grado di resistere agli agenti atmosferici grazie alle ridotte superfici esposte al vento e alla struttura in acciaio. Inoltre agiranno i sistemi di sicurezza e di controllo della temperatura e della portata dell’acqua al circuito del ricevitore solare.
  • Accuratezza ed efficienza
    Il sistema di auto-calibrazione del target non richiede l’utilizzo di sensori di posizione del sole. L’elevata coibentazione del ricevitore minimizza le perdite.

Il tracking altamente accurato nella movimentazione degli eliostati in funzione della posizione del sole, permette una facile auto-calibrazione del sistema. Ogni elemento riflettente è mosso da una coppia di motori passo-passo ad altissima precisione che permette la precisa movimentazione degli specchi che inseguono la posizione del sole nell’arco della giornata e nell’arco dell’anno. E’ in tal modo che si ottengono gli altissimi livelli di efficienza di conversione. Il sistema è modulare ed adattabile alle esigenze delle singole utenze.

Il sistema può essere accoppiato a diverse tipologie di utenza, dal domestico, al terziario al calore industriale di processo. Un singolo sistema è in grado di soddisfare i bisogni energetici di una normale casa e presenta il vantaggio di essere estremamente efficace anche nel periodo invernale; pertanto è possibile soddisfare ai fabbisogni di riscaldamento per una quota di energia molto più alta rispetto ai pannelli solari termici tradizionali. Altre applicazioni di interesse sono il riscaldamento dell’acqua di piscine ed il riscaldamento di ambienti come serre. Inoltre, grazie al buon fattore di concentrazione è possibile produrre calore ad elevati livelli di temperatura, anche oltre i 100°C; questo permette l’accoppiamento, nel periodo estivo, con sistemi ad assorbimento per il raffrescamento estivo (solar cooling).