Il fotovoltaico a concentrazione che recupera il calore

Da un kibbutz israeliano alla Calabria. Una tecnologia innovativa della ZenithSolar per produrre elettricità e calore dal sole a bassi costi. Si tratta di un sistema fotovoltaico a concentrazione che recupera il calore per il riscaldamento dell'acqua. Verrà probabilmente installato e commercializzato anche in Italia da una società calabrese.

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Arriva da Israele, da un kibbutz a 40 chilometri a sud di Tel Aviv, una tecnologia che potrebbe rivoluzionare il modo in cui si produce energia dal sole. La chiave è aumentare l’efficienza e ridurre i costi. Questa è la filosofia che ha animato le ricerche portate avanti dall’azienda israeliana ZenithSolar, in collaborazione con l’Università Ben Gurion, e che ha prodotto la nuova tecnologia oggi utilizzata, in via sperimentale, nel kibbutz Yavne. Qui è stato di recente inaugurato un parco solare composto da 16 collettori solari che producono energia elettrica e termica. Il principio è quello del fotovoltaico a concentrazione (CPV) ma, mentre nei sistemi CPV convenzionali l’eccesso di calore accumulato all’interno delle celle solari viene disperso per evitare che le celle stesse siano danneggiate, nel sistema creato dalla Zenith il calore viene utilizzato per riscaldare l’acqua che passa in un sistema a circuito chiuso.

In questo modo l’efficienza complessiva del sistema aumenta. Secondo i numeri forniti dall’azienda (ottenuti di fatto addizionando l’efficienza del sistema elettrico a quella del termico), l’efficienza di questi moduli solari di nuova generazione arriverebbe al 72%, facendone il sistema solare più efficiente al mondo. “Il fotovoltaico di prima generazione era basato su pannelli piatti, con la seconda generazione erano sottili film fotosensibili, ora siamo alla terza che deve combinare calore ed energia, ovvero fotovoltaico a concentrazione e solare termico”, spiega Roy Segev, amministratore delegato di ZenithSolar.

La scelta dei materiali, la forma dei collettori e il sistema a concentrazione permettono di abbassare i costi rispetto ai moduli con celle di silicio.  “Affinché l’energia solare diventi competitiva bisogna che sia più economica – dice ancora Segev – L’obiettivo di ZenithSolar, a livello globale, è di fornire a privati e aziende energia solare, in forma di elettricità e calore, allo stesso costo dell’energia convenzionale senza dover dipendere dagli incentivi”. L’azienda calcola infatti di poter produrre energia elettrica a meno di 10 centesimi di dollaro per chilowattora ed energia termica per 5 centesimi.

Superfici semi-paraboliche di 11 metri quadrati catturano i raggi del sole e li riflettono, concentrandoli verso un ricevitore ad alta efficienza in arseniuro di gallio, un materiale piuttosto costoso, ma molto più efficiente del silicio, per questo tipo di applicazioni.

“Il vantaggio sta nel fatto che in questo caso la superficie fotovoltaica è di dimensioni molto ridotte – spiega David Faiman, direttore dell’National Solar Energy Center dell’Università Ben Gurion e cofondatore della ZenithSolar – Il che consente di abbattere i costi del pannello dall’80% al 5% della spesa complessiva. Significa riuscire a generare energia elettrica a costi assolutamente competitivi con quelli dei combustibili fossili”.

La parabola, composta da diverse piccole superfici riflettenti, si muove sul suo asse seguendo il sole e riposizionando continuamente gli specchi per ottenere la migliore efficienza ad ogni ora del giorno. Ogni parabola ha una potenza di picco di 4,5 kW per l’elettrico e 10,5 kW per il termico, arrivando a produrre annualmente in Israele circa 8.500 kWh di elettricità e 18.000 di energia termica.

L’impianto di Yavne occupa una superficie di 350 metri quadrati su cui sono installati 16 collettori che forniscono acqua calda a 220 abitazioni del kibbutz e producono energia elettrica che eccede i consumi della comunità e che viene quindi ceduta alla rete, generando profitti per il kibbutz stesso. Si tratta di un ulteriore vantaggio per questo tipo di comunità, ancora piuttosto diffuse in Israele, basate sul modello dell’autogestione e che negli anni recenti si stanno reinventando per trovare nuove strategie di sopravvivenza.

Ora che la tecnologia è matura, la ZenithSolar vuole uscire dai confini di Israele e portare le sue parabole in giro per il mondo. In Italia l’azienda ha stretto un accordo con la calabrese Neferti che sarà distributore unico del prodotto israeliano sul mercato italiano: “L’Italia dovrebbe diventare il mercato pilota per poi aprire alla commercializzazione in tutta Europa – dice Alessandro Brunori, project manager per Neferti – Insieme alla ZenithSolar abbiamo studiato molte applicazioni e siamo convinti che rispetto al panorama attuale si tratti di una tecnologia altamente innovativa e con un enorme potenziale. Entro il 2011 realizzeremo in Calabria un impianto dimostrativo di 30 macchine; stiamo lavorando anche a un parco di quattro macchine all’interno di una riserva naturale in Umbria. Nel 2012 partiremo con la distribuzione”.   

Qualenergia.it approfondirà il Fotovoltaico a concentrazione con  la realizzazione di uno Speciale tecnico (in italiano e inglese) in programma per fine settembre in cui verranno analizzate tutte le tecnologie più promettenti della tecnologia CPV, i vantaggi e gli ostacoli di mercato, le incentivazioni e infine segnalate le aziende del settore.

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