Impianti Fotovoltaici Ibridi acqua calda ed energia elettrica insieme

Come abbiamo ampiamente stabilito il sole è fonte principale di diversi tipi di energia. Quella piu'semplice da sfruttare è relativa al calore sviluppato durante l'insolazione, ci riferiamo alla produzione di acqua calda, con l'effetto fotovoltaico utilizziamo invece i raggi del sole per ottenere energia elettrica. 

Per questi due scopi abbiamo bisogno di due impianti differenti, uno che usa collettori solari termici e l'altro moduli fotovoltaici fatti con celle in silicio cristallino o thin film. Gli impianti fotovoltaici ibridi fanno entrambe le cose: sfruttano l'insolazione o la luce solare per produrre acqua calda per usi sanitari o per il riscaldamento e per la realizzazione di energia elettrica

Fin qui è abbastanza chiaro il significato della parola "ibrido", cerchiamo di capirne il funzionamento.

I collettori solari termici sono fatti in maniera differente rispetto ai moduli fotovoltaici. Nel primo caso, se volete capire il funzionamento in profondità dei pannelli solari termici andate a rivedervi l'articolo in cui ne parliamo, si tratta di tubi in cui scorre l'acqua che si scalda per la semplice esposizione al sole mentre i moduli fotovoltaici sono un po' piu'complessi, fatti con celle di silicio.

Entrambi i sistemi convivono in un unico sistema. Di piu'. I due sistemi aiutano a migliorare l'efficienza dell' altro. In estate, quando l'insolazione è massima, i moduli fotovoltaici sono sottoposti ad altissime temperature che ne fanno scendere sia il rendimento che stressarne il funzionamento. Il sistema integrato solare, fatto di tubi che circondano l'impianto fotovoltaico, cattura il calore, raffredda quindi l'impianto fotovoltaico ed il calore viene utilizzato per scaldare l'acqua utilizzati per i nostri usi sanitari.

Un impianto fotovoltaico ibrido può essere tranquillamente utilizzato nell' ambito del quinto conto energia per ricevere le tariffe incentivanti predisposte dal Gse per 20 anni.

Prezzi: c'è da combinare sia l'aspetto termico che quello fotovoltaico che quindi si sommano. Un impianto da 3kwp costa circa 9mila euro, compresi i collettori solari termici ed il serbatoio per lo stoccaggio dell' acqua calda. Si sale di prezzo se abbiamo la necessità di installare un sistema con circolazione forzata dell'acqua, quindi che fa uso di pompe elettriche per il circuito. Quest'ultimo caso viene utilizzato quando le nostre utenze sanitarie sono distanti dall' impianto o non si trovano sotto di esso.

Esempi di impianti fotovoltaici Ibridi in commercio:
quello dell' inglese Naked Energy
quello dell' americana Sun Drum ed un sistema italiano.

Impianti fotovoltaici a Concentrazione per aumentare il rendimento


Uno dei talloni di Achille dei moduli fotovoltaici è rappresentato dal loro scarso rendimento. Della luce che catturano dal sole ne riescono a convertire in energia elettrica solo una piccola parte che oscilla tra il 12-13% dei pannelli economici ed il 20% di quelli ad alta efficienza come Sunpower o Sanyo. Con il thin film si scende addirittura sotto il 10 percento.


Gli impianti fotovoltaici a concentrazione sono progettati in modo da aumentare in maniera drastica il rendimento. Non c'è nulla di complicato in questa che non possiamo chiamare nuova tecnologia, si tratta in effetti dello sfruttamento di due parti fondamentali dello stesso sistema a concentrazione, ovvero degli specchi e dell'inseguitore.

In un impianto con pannelli solare a concentrazione il raggio solare viene fatto concentrare su una piccola cella fotovoltaica grazie all'aiuto di un dispositivo ottico (uno specchio). Concentrando la luce solare su una piccola area è molto vantaggioso per diversi motivi:

- abbiamo bisogno di meno materiale fotovoltaico per le celle visto che il sole va a finire solo su una piccola area, quindi meno silicio di conseguenza piu' risparmio; ciò però viene bilanciato dal maggior esborso dovuto alla realizzazione di celle multigiuzione, ovvero multistrato.

Che lenti che si usano:

Lente di Fresnel: dal nome del fisico francese che l'ha inventata. Comprende più sezioni con angoli differenti in modo da ridurre il suo peso e lospessore rispetto ad una lente standard. Con una lente di Fresnel, è possibile ottenere a breve distanza focale un' ampia apertura mantenendo la stessa distanza della lente. Queste lenti possono essere costruite a una forma di cerchio ed hanno rapporti di concentrazione di circa 500. 

Specchi parabolici: tutta la luce viene riflessa dal collettore (il primo specchio) attraverso un punto focale su un secondo specchio. Questo secondo specchio, che è molto più piccolo, è anche uno specchio parabolico con lo stesso punto focale. Riflette i raggi di luce al centro del primo specchio parabolico dove colpisce la cella solare. Il vantaggio di questa configurazione è che non richiede alcuna lenti ottiche. Tuttavia, le perdite si verificano in entrambi gli specchietti. 

Concentrare la luce, tuttavia, significa avere una luce diretta del sole piuttosto che la luce diffusa che fa funzionare bene un normale impianto fotovoltaico, limitando questa tecnologia soltanto a coloro che possono disporre di un area perpendicolare al sole. Ecco perchè è importante l'inseguitore.

I moduli infatti sono montati su un sostegno in acciaio dotato di motore che si muove durante la giornata in modo da far trovare sempre i moduli in "faccia al sole".
Importante anche raffreddare le celle. Concentrare un raggio solare in un punto significa far alzare di moltissimi gradi di temperatura l'area colpita. Ogni modulo ha infatti un sistema di raffreddamento.

Sul mercato ci sono diversi kit di pannelli a concentrazione, uno è quello dell' Albero D'Oro di Beghelli di potenza di 8,16 kwp per un prezzo che si avvicina ai 30mila euro.