Il sistema FTCC
Impianto fotovoltaico galleggiante con sistema di raffreddamento ed inseguimento
I pannelli fotovoltaici stanno emergendo come una fonte di energia distribuita, robusta ed efficiente. I costi sono in diminuzione e questo giustifica lo sforzo di migliorare il loro utilizzo e di studiare la possibilità di costruire impianti di grandi dimensioni.
Ci sono ancora tre limiti: la deriva termica che abbassa l'efficienza del sistema del 10-15%, la disponibilità di spazi per campi fotovoltaici e l'alto costo dei sistemi di tracking.
Floating Tracking Cooling Concentrator (FTCC) permette di sfruttare piccoli bacini e laghi naturali e artificiali per installare impianti fotovoltaici.
Il sistema FTCC consiste in una serie di piattaforme galleggianti con pannelli fotovoltaici supportate da strutture in tubi di polietilene. La potenza di un singolo modulo varia da 20 kV a 200 kW, a seconda del tipo di pannello utilizzato. Il raffreddamento del pannello è garantito da un velo d'acqua generato da una serie di irrigatori.
Il sistema FTCC supera le limitazioni menzionate sopra . In particolare:
- Un velo d'acqua mantiene il pannello fotovoltaico a basse temperatura con un guadagno energetico annuo medio di oltre il 10%.
- La piattaforma galleggiante consente un efficiente inseguimento ad un asse.
In tale modo i riflettori possono essere orientati facilmente ed aumentare la radiazione raccolta sui pannelli. - Il sistema sfrutta le aree inutilizzate di bacini artificiali e ha un impatto ambientale molto limitato.
Infine il costo del sistema è contenuto. In pratica il costo del tracking, raffreddamento e riflettori (piattaforma inclusa) è inferiore a € 800 per kWp. Questo ulteriore investimento è minimo rispetto a quello necessario per la parte fotovoltaica ed è compensato con l'aumento del rendimento energetico annuale.
La piattaforma e il sistema d'inseguimento
La piattaforma può essere di forma arbitraria (circolare o rettangolare) ed è costruita con elementi modulari (zattere) ognuna delle quali supporta 2 o più pannelli fotovoltaici.
Il sistema d'inseguimento funziona con motori che generano una piccola coppia rispetto ad una base sommersa ancorata ad un corpo morto. Sono state fatte simulazioni e misurazioni del carico di vento e delle forze strutturali e i dati sono incoraggianti: le forze coinvolte sono molto basse, grazie alla configurazione del sistema.
I riflettori
I pannelli sono dotati di riflettori, due soluzioni sono state studiate. Prove sperimentali sono in corso per entrambe le soluzioni.
Prima soluzione
I pannelli sono inclinati di un angolo ottimale (per esempio 40°) e la piattaforma è orientata in modo tale da ottimizzare la radiazione solare sui pannelli. Le ombre sono inevitabili quando il sole è basso sull'orizzonte, ma la quantità di radiazione raccolta può essere parzialmente compensata dall'utilizzo di riflettori quando il sole è alto sull'orizzonte.
Il problema principale in questa configurazione sembra essere la mancanza di omogeneità della radiazione solare sulle celle fotovoltaiche.
La disomogeneità di radiazione può ridurre significativamente l'efficienza del pannello, per questo motivo e necessaria un certa distanza tra le file di riflettori e quelle dei pannelli.
Seconda soluzione
Al fine di superare il problema dell'irregolarità della radiazione una seconda soluzione è stata proposta: ogni pannello è posizionato tra due riflettori inclinati. In questo caso il pannello solare è inclinato di un angolo molto piccolo ed è orientato in modo da essere sempre in linea con la radiazione solare.
I riflettori sono posizionati su i due lati del pannello e formano un angolo idoneo con l'orizzonte.
Il limite di questo approccio risiede nell'efficienza dei riflettori e nella loro incapacità di concentrare la radiazione diffusa. Il guadagno dovuto alla concentrazione, adeguatamente supportata dal raffreddamento dei pannelli, è comunque notevole e può raggiungere valori compresi tra il 60 e 70% a seconda della latitudine.
La seconda soluzione (angolo 60°) è stata adottata in un impianto pilota realizzato a Colignola (vicino Pisa). La struttura sarà terminata entro la fine di settembre 2011. Questo impianto sarà utilizzato per misurare le prestazioni del sistema e per testare l'efficienza del tracking.
Il sistema FTCC propone una soluzione innovativa per sfruttare superfici già attrezzate e disponibili per usi industriali e al tempo stesso migliorare l'efficienza e il rendimento annuo di impianti fotovoltaici. I costi della piattaforma di sostegno, dell'impianto di raffreddamento, del sistema di tracking e dei riflettori sono piuttosto limitati e vengono compensati dalla crescita del rendimento energetico annuo.
L'impianto di Suvereto
Il gruppo Terra Moretti ha realizzato presso la sua cantina Petra a Suvereto (LI) un impianto fotovoltaico galleggiante che permette di utilizzare lo spazio di un bacino adibito all'irrigazione e allo stesso tempo di avere una efficienza energetica maggiore. L'impianto, che implementa la proposta tecnologica e i brevetti di SIT sarà dotato di un sistema di tracking e di riflettori con lo scopo di aumentare ulteriormente la raccolta di energia complessiva.
SIT srl è responsabile del sistema di tracking. Clicca sulle immagini per ingrandirle.
L'impianto, della potenza di 200 kWp, è il primo nel suo genere e apre la strada ad una linea di sviluppo del fotovoltaico che mira ai seguenti obbiettivi:
- valorizzazione di strutture già esistenti e migliore integrazione
- maggiore resa energetica
- minor impatto ambientale
Un ulteriore vantaggio dell'uso di questa soluzione per i bacini irrigui sta nella riduzione degli effetti di evaporazione che migliora la funzionalità del bacino stesso.
