La tecnologia: i pannelli fotovoltaici
Negli ultimi 10 anni l’industria che produce i moduli fotovoltaici ha vissuto un tumulto tecnologico ancora oggi in corso. Noi di Energy Hunters, per dare una panoramica a coloro che si affacciano al mondo del fotovoltaico proponiamo un indice di valutazione per paragonare le varie tecnologie ad oggi presenti e in via di sviluppo.
Questo indice che noi chiamiamo “FVglobalindex” (FVGI) vuole tenere conto di due fattori principali dell’industria fotovoltaica: il costo dei moduli e il loro rendimento (e quindi lo sviluppo tecnologico). Esso è definito come segue:
Esso identifica in maniera univoca lo sviluppo tecnologico/economico e quindi la convenienza delle varie tecnologie poiché a un suo decremento corrisponde o un maggior rendimento o un suo minor costo. Se ne deduce che più basso è l’indice più conveniente è la tecnologia.
Uno studio di Energy Hunters condotto utilizzando fonti italiane ed internazionali e, a livello accademico in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell’Università di Bologna, ci ha portato alla stesura di un trend dell’indice con lo scopo di mostrare a tutti, in modo chiaro e immediato l’andamento tecnologico presente e futuro dello sviluppo delle principali tipologie di pannelli fotovoltaici secondo il nostro punto di vista. Esso riporta ovviamente dati medi, mediati anche fra le varie tecnologie e ha il solo scopo di fornire un’idea dell’evoluzione futura dei moduli fotovoltaici.
Andamento del FV technology index nei prossimi anni fino al 2025. Fonte: studio interno di Energy Hunters.
La tecnologia fotovoltaica, come si vede, è in forte evoluzione e influenzata da numerosi fattori. Ecco un commento al grafico che riassume le attuali tecnologie presenti e i loro trend.
- Moduli “tradizionali” (1° generazione) a wafer di silicio: attualmente la maggioranza, divisi in silicio mono e policristallino, hanno buoni rendimenti (intorno al 13-18%), è una tecnologia matura (e per questo di successo) e affidabile, non ci sono però da attendersi grandi incrementi a livello di rendimento (massimo 25% nel 2050, limite tecnologico).
- Moduli a film sottile (Thin film): divisi in varie famiglie a seconda dei materiali usati è una tecnologia che sta iniziando la fase di maturazione caratterizzata da grande integrabilità architettonica e ampi margini di riduzione del costo di produzione dovuti alla sequenzializzazione dei processi produttivi. Come svantaggio presentano per ora un rendimento più basso (4,5%-11%) che necessita una superficie captante molto maggiore per ottenere la stessa potenza di picco dei moduli a wafer di silicio. Al momento presentano un indice molto competitivo ma le dimensioni dell’impianto e la poca sensibilità del consumatore verso una tecnologia diversa e nuova ne limitano la diffusione anche se hanno trend molto promettenti.
- Pannelli a concentrazione (CPV): sono pannelli che utilizzano specchi e lenti per convogliare e aumentare il flusso luminoso in un unico punto dove viene inserita una cella fotovoltaica specializzata ad alto rendimento, hanno alti rendimenti ma dovendo inseguire il sole devono essere dotati di sistemi di traking che per ora ne aumentano il costo sopra le altre tecnologie. E’ però previsto un grande recupero di questi sistemi nei prossimi anni a causa dell’automatizzazione dei processi produttivi che li renderanno ottimi prodotti. Il loro trend futuro risulta quindi molto incerto e potrebbe arrivare nel giro di 5 anni a eguagliare i moduli a wafer di silicio per poi forse superarli.
La risorsa: irraggiamento solare
Diagramma semplificativo delle tipologie e dell’ordine di grandezza delle perdite per un comune impianto fotovoltaico a partire dalla costante solare.
Il sole porta ogni secondo fuori dall’atmosfera una potenza specifica di 1366,9 W/m2 detta costante solare. A seconda dalla latitudine, dell’inclinazione, del tipo di terreno, dell’ora della giornata e delle ombre, arriverà sul modulo fotovoltaico una parte di questa potenza che raramente supera i 1000 W/m2. Da questa potenza è quindi da trattenersi circa l’ 80-90% a causa dal rendimento dei pannelli e della qualità del sistema di conversione per arrivare all’energia elettrica erogata in rete. Una rappresentazione di un generico processo di conversione è mostrata in figura.
Risulta quindi evidente la necessità di uno studio specialistico dell’irraggiamento, del luogo e della disposizione dei pannelli per limitare le perdite, aumentare il rendimento, il corretto funzionamento e la producibilità del proprio impianto.
Energy Hunters per il tuo fotovoltaico
Gli obiettivi di Energy Hunters nel campo fotovoltaico sono come sempre volti all’ottimizzazione e al service superpartes per il cliente, i nostri servizi si possono riassumere in:
- Calcolo locale della radiazione al suolo (con metodi ad alta precisione ed affidabilità).
- Calcolo, a seconda delle esigenze, della posizione e dell’orientamento ottimale dei pannelli FV per massimizzare il rendimento.
- Calcolo della producibilità e della resa economica dell’investimento per il sito esaminato a seconda della qualità del pannello, ombre presenti, esposizione e temperatura puntuale ambiente.
- Stesura del report.
- Collaudi su impianti e moduli fotovoltaici.
- Consulenze su richiesta per il fotovoltaico.
