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In generale tecnologia a fotovoltaico termico utilizza celle solari per convertire la luce che si irradia da una superficie calda in energia elettrica. Mentre le prime applicazioni puntavano a produrre energia elettrica dal calore di scarto, ora la tecnologia del fotovoltaico termico TPV addirittura potrebbe essere utilizzata per generare energia elettrica dalla luce solare in modo molto più efficiente rispetto ai convenzionali pannelli fotovoltaici. In un tale sistema, la luce solare è concentrata su un materiale che conserva alte temperature, la sua luce emesse è poi convertita in energia elettrica da una cella solare.
Finora, la tecnologia del fotovoltaico termico è stata impraticabile per le applicazioni commerciali, in parte a causa delle alte temperature richieste e in parte a causa della concorrenza da parte delle tecnologie sostenibili attuali, come le turbine a vapore per la conversione di calore in energia elettrica. “L’innovazione della MTPV punta ad utilizzare un metodo per aumentare il flusso di fotoni dal materiale riscaldato alla cella solare di 10 volte rispetto ai sistemi fotovoltaici termici tipici, in questo modo si potrebbero creare sistemi più piccoli, meno costosi e pratici utilizzando temperature più basse”, spiega Robert DiMatteo, amministratore delegato della MTPV.
Un convenzionale pannello fotovoltaico assorbe la luce dell’intero spettro, ma solo alcune frequenze di colori vengono convertite in modo efficiente. Gran parte dell’energia di altre lunghezze d’onda viene sprecata. Di conseguenza, la massima efficienza teorica di una convenzionale cella solare è del 30% circa, o come abbiamo visto del 41% se la luce del sole è concentrata utilizzando uno specchio o una lente. In un sistema fotovoltaico termico, la luce è concentrata su un materiale che assorbe calore. Il materiale è stato selezionato in modo che quando caldo emetta luce ad una determinata lunghezza d’onda che una cella solare può convertire in modo efficiente. Di conseguenza, il massimo teorico di efficienza termica di un sistema fotovoltaico termico come questo è del 85%.
La differenza fondamentale tra la tecnologia del fotovoltaico termico della MTPV e altre tecnologie di questo tipo riguarda il posizionamento delle celle solari e il materiale riscaldato. Nel suo lavoro, prima come studente al MIT e successivamente come ricercatore presso i Draper Laboratories, a Cambridge, DiMatteo ha ritenuto che il materiale riscaldato quando è posto estremamente vicino alla cella solare, molti più fotoni possono essere assorbiti dalla cella solare. In un sistema convenzionale fotovoltaico termico TPV, la maggior parte dei fotoni generati nel materiale riscaldato si riflettono nel materiale quando raggiungono la superficie, scatenando lo stesso fenomeno che intrappola la luce nei cavi a fibra ottica. Quando la cella solare e il riscaldamento del materiale sono messi l’uno accanto all’altro il più possibile e in modo che la distanza tra i due è più corta della lunghezza d’onda della luce emessa, la superficie non riflette più alcun fotone aumentando così l’incredibile efficienza.
Questo rende possibile utilizzare un decimo del materiale per le celle solari, riducendo i costi in maniera significativa. In alternativa, è possibile generare più potenza a temperature più basse, spiega Peter Peumans, professore di ingegneria elettronica presso la Stanford University, affermando uno dei principali vantaggi di questo approccio. “Il fotovoltaico termico convenzionale può richiedere temperature addirittura di 1500 C”, spiega Peumans. Ma già i primi prototipi della MTPV funzionano ottimamente a meno di 1000 C° e continua DiMatteo “in teoria, la tecnologia potrebbe economicamente generare energia elettrica a basse temperature come i 100 C°. Questo ampio intervallo di temperatura potrebbe rendere attraente la tecnologia per la produzione di elettricità da fonti di calore da un’ampia varietà di sorgenti, comprese i gas di scarico di automobili, che altrimenti verrebbe sprecate”. La sfida principale ora riguarda trovare metodi per creare un vuoto fra le due superfici in modo da rendere il dispositivo più pratico. DiMatteo conclude spiegando che la società punta brevemente a migliorare le prestazioni dei dispositivi creando spazi fra le 2 superfici sempre più piccoli, che suggeriscono modelli di computer ad alta efficienza.
Immagine by Aerial Photography
[ Links utili e approfondimenti ]
13 febbraio 2012 alle 14:05
Desidero ricevere informazioni su prodotti commerciali “fotovoltaico-termico”
anticipatamente ringrazio
15 febbraio 2012 alle 14:35
interessante ma poco chiaro