Dopo una lunga serie di post su argomenti differenti, quest’oggi riprendiamo per un post “una tantum” un argomento trattato ampiamente in diversi post (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), ovvero l’Energia dal Sole, in particolare vorrei discutere di una soluzione particolare che sta venendo pubblicizzata da parte di una celebre azienda Italiana, soluzione che consiste nella produzione combinata di energia elettrica e termica mediante l’impiego di pannelli fotovoltaici raffreddati.
ENERGIA FOTOVOLTAICA – RICHIAMI
Avendone parlato in precedenza in maniera piuttosto ampia appare inutile e complesso riportare in questo post quanto già detto, ma alcuni richiami sul funzionamento dei pannelli fotovoltaici appaiono necessari.
Una cella fotovoltaica (ovvero l’unità base che poi verrà assemblata con altre per costituire il pannello) sfrutta l‘effetto fotoelettrico per produrre energia elettrica a partire dall’energia contenuta nella radiazione solare.
Ai capi della singola cella si misurerà quindi una differenza di potenziale (Tensione) che dipenderà dalle caratteristiche della cella e della radiazione solare incidente.
Di tutta la radiazione (in termini di lunghezza d’onda) solo una parte viene sfruttata dai pannelli in funzione delle loro caratteristiche costruttive, in particolare il silicio cristallino è sensibile a partire dal campo visibile fino al campo infrarosso, mentre il silicio amorfo a tripla giunzione è in grado di sfruttare una banda più estesa, anche se la maggiore quantità di energia irraggiata dal Sole si concentra comunque tra il visibile e l’infrarosso compresi.
Per ottenere una tensione adeguata all’impiego si collegano più celle su un unico supporto, collegate tra loro in un mix tra serie e parallelo, in modo da poter ottenere tensioni e (una volta chiuso il circuito su un carico) correnti adeguate.
Tale “assieme” di celle interconnesse in un’unica struttura di supporto prende il nome di Pannello Fotovoltaico, e rappresenta l’unità fotovoltaica unitaria che si può acquistare.
Come si ricorderà chi segue la rubrica da tempo, un modulo fotovoltaico presenta un rendimento legato alla temperatura del modulo stesso, e per tale motivo spesso impianti installati in zone fredde si trovano ad operare con valori del rendimento superiori rispetto ad analoghi impianti installati in zone geograficamente più calde.
Il rendimento di un modulo fotovoltaico è dato da:
ηM,EFF = ηM(1-B(TC – Trif))
dove ηM,EFF indica il rendimento effettivo del modulo fotovoltaico, ηM il rendimento fornito dal costruttore, B indica il coefficiente di scambio termico del pannello, Tc indica la temperatura operativa della cella e Trif la temperatura di riferimento (25°C) alla quale è stato valutato il rendimento dal produttore.
Tc si valuta mediante la seguente relazione, che tiene conto anche della temperatura nominale operativa della cella (NOCT) e della temperatura dell’aria (TARIA):
Tc = (219 + 832K)(NOCT – 20)/800 + TARIA
FOTOVOLTAICO E RAFFREDDAMENTO DEI PANNELLI
Dalla relazione precedente si comprende come sia conveniente ai fini del rendimento che la temperatura del modulo rimanga sufficientemente bassa, possibilmente alla temperatura di riferimento.
Raffreddando il modulo mediante un sistema di raffreddamento il cui fluido vettore sia acqua, risulta inoltre possibile recuperare il calore sottratto per destinarlo ad altri impieghi, come ad esempio la produzione di acqua calda sanitaria.
Se da una parte l’idea appare geniale, dall’altra parte è comunque necessario valutare attentamente le caratteristiche di questa soluzione che, nei fatti, mi risulta non essere esclusiva della famosa ditta Italiana (io stesso tempo anni fa lessi una pubblicazione scientifica sull’argomento).
Questa soluzione non è però esente da problematiche, in quanto l’asportazione del calore tramite circolazione del fluido porta i singoli moduli a non operare ad una temperature uniforme nel caso di circuito idraulico in serie su tutti i moduli e stringhe, infatti in questo caso si avrebbe un fluido freddo che lungo il percorso incrementa la sua temperatura con una consistente riduzione della capacità di assorbire calore dovuta alla ridotta differenza di temperatura tra fluido e cella, pertanto si avrebbe un sistema elettricamente squilibrato.
Nel caso invece nel quale tutte le connessioni tra moduli avvenissero in parallelo si avrebbe una temperatura dell’acqua troppo bassa per usi sanitari del flusso essendo la potenza assorbita troppo esigua.
IL TETTO D’ORO ACQUA LUCE – TRA PUBBLICITA’ ED INFORMAZIONE
Nella rubrica ho parlato ampiamente del solare, illustrandone pregi e difetti e mantenendo la discussione sempre sul piano puramente tecnico, in quanto la conoscenza non condizionata da slogan rappresenta il modo per potere utilizzare le cose per quello che possono offrire, pertanto in presenza di un forte spot pubblicitario e dichiarazioni della stessa azienda fortemente “di parte” mi trovo ad invitare tutti a valutare sempre attentamente le cose, perché basarsi su semplici dichiarazioni di chi vende qualcosa è analogo a credere ciecamente al giudizio dell’oste sul vino, infatti basandosi sugli spot e sulle dichiarazioni del produttore quella proposta appare una soluzione in grado di azzerare o ridurre drasticamente “a costo zero” la bolletta elettrica e le spese per l’acqua calda sanitaria, condizione questa che per venire soddisfatta realmente richiederebbe il soddisfacimento di una serie di requisiti in termini di superficie e disposizione della stessa difficilmente raggiungibili in un normale contesto urbano, così come evidente dai post precedenti sul fotovoltaico, senza dimenticare che l’energia immessa in rete viene acquistata ad un prezzo superiore a quello ordinario per kWh, con conseguente aggravio nel costo dell’energia per la collettività, effetto che viene sempre omesso ma che purtroppo rappresenta qualcosa di reale.
Con questo è tutto, vi saluto e vi rinnovo l’appuntamento a lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la rubrica Energia e Futuro.
