Fotovoltaico a concentrazione: quando sceglierlo

Pannelli fotovoltaici

Un impianto fotovoltaico è uno speciale impianto elettrico composto essenzialmente assemblando dei moduli fotovoltaici che sono in grado di sfruttare l'energia solare per la produzione di energia elettrica. L'energia prodotta tramite l'effetto fotovoltaico risulta pulita e rinnovabile. In un impianto fotovoltaico, oltre ai moduli vengono compresi anche i cavi, la parte elettronica composta dagli inverter e in alcuni casi anche i meccanismi che consentono ai pannelli di muoversi per seguire la direzione del sole. L'inverter è un dispositivo indispensabile per consentire la conversione della corrente continua in corrente alternata. Esistono impianti fotovoltaici molto differenti fra di loro: indipendenti, grid-connect e ibridi. Quelli indipendenti non vengono collegati ad alcuna rete e l'energia prodotta viene utilizzata direttamente sul posto mediante batterie di accumulazione. Gli impianti grid-connect sono invece collegati alla rete distributiva e spesso anche ad impianti privati. Gli impianti ibridi invece pur essendo collegati alla rete, impiegano l'energia elettrica accumulata all'interno dell'accumulatore.

Fotovoltaico a concentrazione

Il fotovoltaico a concentrazione: quando sceglierlo perché possa garantire una soluzione ottimale per riuscire a sfruttare correttamente l'energia solare. Un pannello a concentrazione è in grado di convogliare i raggi solari verso un apposito ricevitore, generalmente formato da specchi parabolici formati da una struttura lineare che mostrano un orientamento monodimensionale in direzione del sole. Il pannello è poi collegato ad un apposito tubo ricevitore nel quale confluisce un liquido termovettore che serve per l'accumulo dell'energia all'interno di opportuni serbatoi. Generalmente nei pannelli di questo tipo viene utilizzato un olio particolare che riesce a resistere a temperature molto elevate. Oltre agli oli possono essere impiegati anche dei sali fusi in grado di resistere a temperature ancora maggiori, consentendo di produrre energia dal vapore surriscaldato.

Fotovoltaico a concentrazione: quando sceglierlo

Fotovoltaico a concentrazione: quando sceglierlo per produrre energia elettrica può risultare un'opportunità vantaggiosa. Per procedere si deve considerare un'adeguata progettazione per riuscire a sfruttare pienamente il rendimento dei pannelli. Un impianto solare a concentrazione è una centrale di produzione di energia elettrica in grado di sfruttare le radiazioni solari come fonte di energia primaria, che viene accumulata come calore e successivamente convertita. Questa tipologia di impianto quindi è in grado di unire un ciclo termodinamico ai pannelli solari. L'energia solare incamerata dai pannelli serve a scaldare un fluido che, muovendo una turbina a vapore collegata ad un alternatore, è in grado di produrre corrente elettrica alternata. Il fotovoltaico a concentrazione è in grado di produrre energia elettrica anche in assenza di sole, dal momento che il calore viene accumulato in appositi serbatoi per poter essere utilizzato successivamente.

Tipologie di impianti fotovoltaici a concentrazione

Esistono quattro tipologie diverse di impianti fotovoltaici a concentrazione: quelli a collettori parabolici lineari, a riflettore Fresnel, a torre di energia e a riflettore parabolico. L'impianto a collettori parabolici lineari è composto da specchi parabolici che sono in grado di ruotare su un solo asse e che successivamente possono riflettere e concentrare la luce su un tubo nel quale scorre il fluido da riscaldare. I riflettori Fresnel sono formati da svariate strisce di specchi, posizionate in modo parallelo ed inclinate per riuscire a concentrare i raggi del sole sui tubi disposti intorno alle strisce. L'impianto a torre è formato da specchi indipendenti che riescono a convogliare i raggi solari su un ricevitore che viene montato al centro dell'impianto, sulla cima di una torre. L'impianto a riflettore parabolico, invece convoglia i raggi solari nel fuoco posto al centro del disco.

Domande frequenti

Qual è la differenza principale tra il fotovoltaico tradizionale e quello a concentrazione?

La differenza fondamentale risiede nel metodo di generazione dell'energia. Il fotovoltaico tradizionale converte direttamente la luce solare in elettricità grazie all'effetto fotoelettrico sulle celle. Al contrario, il fotovoltaico a concentrazione (CSP) utilizza specchi o lenti per focalizzare i raggi solari su un ricevitore, generando calore. Questo calore riscalda un fluido termovettore (come olio o sali fusi) che produce vapore, azionando una turbina collegata a un alternatore per generare elettricità. È quindi un sistema che unisce tecnologia solare a un ciclo termodinamico classico.
Il fotovoltaico a concentrazione può produrre energia anche di notte o quando non c'è sole?

Sì, questa è una delle sue principali vantaggi rispetto al fotovoltaico convenzionale. Grazie all'utilizzo di serbatoi di accumulo termico, il calore raccolto durante le ore diurne viene immagazzinato utilizzando fluidi capaci di resistere a temperature elevatissime, come sali fusi. Questa energia termica può essere rilasciata successivamente per generare vapore e produrre elettricità anche nelle ore notturne o in presenza di nuvolosità temporanea, garantendo una maggiore stabilità nella fornitura energetica senza bisogno immediate di batterie chimiche.
quali sono le diverse tipologie di impianti a concentrazione disponibili?

Esistono quattro configurazioni principali. I collettori parabolici lineari usano specchi curvi che ruotano su un asse per concentrare la luce su un tubo ricevitore. I riflettori Fresnel utilizzano strisce piatte e parallele di specchi inclinati per focalizzare i raggi sui tubi. L'impianto a torre di energia impiega eliostati (specchi indipendenti) che dirigono i raggi verso un unico ricevitore posizionato in cima a una torre centrale. Infine, il riflettore parabolico convoglia la luce verso il punto focale al centro di un disco parabolico. Ogni tipo ha specifiche applicazioni tecniche e geografiche.
È conveniente installare un impianto a concentrazione per uso domestico?

Generalmente no. Gli impianti a concentrazione sono progettati per grandi centrali energetiche industriali o utility-scale data la complessità meccanica, la necessità di sistemi di inseguimento solare precisi e infrastrutture di accumulo termico costose. Per un'utenza domestica o piccola impresa, il fotovoltaico tradizionale (grid-connected o ibrido con batterie litio) rimane la scelta più efficiente, economica e facile da mantenere. La tecnologia CSP richiede spazi ampi e investimenti iniziali proibitivi per il singolo utente finale.
Che tipo di fluido viene utilizzato negli impianti a concentrazione per accumulare il calore?

I fluidi termovettori devono resistere a temperature molto elevate per massimizzare l'efficienza del ciclo termodinamico. Storicamente si utilizzavano oli sintetici speciali, ma oggi sono sempre più diffusi i sali fusi (miscele di nitrati di potassio e sodio). I sali fusi offrono vantaggi significativi: permettono di raggiungere temperature superiori rispetto agli oli, hanno una capacità termica elevata e sono meno costosi, facilitando l'accumulo di energia a lungo termine e la produzione di vapore surriscaldato per le turbine.