Fotovoltaico ed energia pulita
Nella società moderna, soprattutto occidentale, è sempre più sentita l'esigenza di far fronte alla maggiore richiesta di energia attraverso sistemi ''puliti'', sostenibili e non inquinanti. E davvero nessuna fonte di energia è più potente del sole: si calcola che un solo metro quadro di superficie solare è in grado di produrre l'equivalente dell'energia prodotta in un'ora da 6.300 litri di gasolio. Gli impianti fotovoltaici sono in grado di sfruttare questa immensa fonte di energia e calore, trasformandola in corrente elettrica da veicolare nelle abitazioni o da sfruttare in ambito industriale e commerciale. La resa degli impianti fotovoltaici attualmente in uso è mediamente del 20%, ovvero solo il 20% dell'energia solare viene effettivamente trasformata in energia elettrica fruibile. Il fotovoltaico a concentrazione rappresenta l'evoluzione delle attuali tecnologie e consente di migliorare il rendimento dell'intero impianto fino al 40%, raddoppiandolo. Ciò si traduce, ovviamente, anche in un ingente risparmio economico.
Come funziona un impianto fotovoltaico
Per pannello fotovoltaico si intende il sistema formato dalle celle fotovoltaiche collegate in serie. Sono proprio queste il laboratorio che trasforma l'energia solare in energia elettrica grazie al ''silicio di grado solare'', il silicio puro al 99,9%, di cui sono costituite. Nel suo stato naturale il silicio è un semi-conduttore; è cioè capace di condurre elettroni con una efficienza che si trova a metà strada fra i metalli (ottimi conduttori) e il legno (non conduttore). Per questo viene ''drogato'' artificialmente: ovvero opportunamente caricato con l'aggiunta di cariche positive o negative. Un cella è composta da 2 strati di silicio, uno positivo e l'altro negativo, che generano un campo di energia elettrica continua quando viene colpita dai raggi solari carichi di energia. Un alternatore trasforma poi la corrente elettrica continua in corrente alternata, fruibile nei comuni impianti elettrici. L'entità dell'energia prodotta dipende direttamente dalla quantità di fotoni ricevuti ed è per questo che il rendimento degli impianti fotovoltaici è strettamente legato alla loro posizione geografica, con risultati migliori per le regioni calde ed assolate, d'Italia e del mondo.
Caratteristiche del fotovoltaico a concentrazione
A questo punto occorre domandarsi in cosa differisca il fotovoltaico a concentrazione da un impianto fotovoltaico classico. L'evoluzione è nelle celle che sono, come abbiamo visto, il fulcro del pannello. Attualmente sono state studiate e messe a punto diverse tecniche di concentrazione, al fine di ottenere soluzioni sempre più economiche, efficienti e poco ingombranti. Una possibilità è quella di racchiudere le celle tra 2 strati di plastica 3D, progettati in modo che uno sia costituito da micro-specchi e l'altro da micro-lenti: in questo modo i fotoni catturati vengono concentrati in un unico punto, aumentando considerevolmente la quantità di energia da sfruttare. Tali impianti sono montati su strutture capaci di seguire i raggi solari durante il giorno grazie a strutture mobili che , come un girasole, catturano tutta la luce disponibile. Un altra soluzione è data da concentratori ad ologrammi, più leggeri ed economici, formati da film plastici con angolazioni capaci di captare i raggi solari in modo ottimale, tanto da non necessitare di strutture di tracking.
Vantaggi e manutenzione dell'impianto fotovoltaico a concentrazione
I vantaggi del fotovoltaico a concentrazione sono notevoli e per questo motivo la ricerca e gli studi indirizzati al perfezionamento di questa nuova tecnologia interessano sia le aziende produttrici di fotovoltaico sia i consumatori. Rendere più economici questi sistemi significa metterli a disposizione di un sempre maggior numero di utenti, industrie e famiglie, con un conseguente aumento della produzione di energia pulita. I nuovi impianti sono più leggeri e meno ingombranti, e possono essere installati su superfici anche modeste, garantendo una soddisfacente produzione di energia elettrica. L'elevata concentrazione dei raggi solari causa un notevole surriscaldamento delle celle, che necessitano perciò d'essere raffreddate con un certo dispendio economico: la ricerca è impegnata anche a realizzare sistemi di raffreddamento più efficaci e convenienti. E' importante sapere che, per un funzionamento ottimale, la superficie riflettente deve essere sempre pulita, priva di polvere e residui d'ogni genere: una manutenzione accurata è, quindi, cruciale per la durata e l'efficienza dell'impianto fotovoltaico a concentrazione.
