Modello di concentratore fotovoltaico “dense array” ad alta efficienza
Il problema l’aveva già affrontato Archimede nel 212 a.C. cercando di concentrare la luce solare riflessa da diversi specchi sulle navi romane all’assalto di Siracusa. Oggi i collettori solari si utilizzano per produrre energia e, tra i più avanzati, si sta affermando una nuova classe di impianti a concentrazione, detti CPV (dall’inglese concentrated photovoltaics), in grado di sfruttare al meglio e rendere vantaggioso l’impiego di celle fotovoltaiche ad altissima efficienza. Siccome gli astronomi sono naturalmente interessati a incanalare la debole luce di stelle o galassie lontane nei loro telescopi ottici, guidando ogni fotone alla meta con grande precisione, non stupisce che la tecnologia sviluppata per migliorare le immagini astronomiche possa aiutare ad aumentare il rendimento degli impianti CPV.
Una dimostrazione viene dal lavoro di Alessandra Giannuzzi, attualmente titolare di una borsa di studio su “Progettazione ottica avanzata di concentratori solari ad alta efficienza” presso l’INAF – Osservatorio Astronomico di Bologna e neo-dottorata in Astronomia dell’Università di Bologna. Giannuzzi è infatti risultata vincitrice della terza edizione del premio nazionale “Gino Bortollon”, bandito da Etra Spa – società veneta di servizi ambientali – per le migliori tesi di laurea magistrale e dottorato discusse negli ultimi due anni nell’ambito della tutela ambientale.
Alle due sezioni di merito previste dal bando, “Ambiente” e “Cultura del territorio”, hanno partecipato circa 70 candidati da tutta Italia. La tesi con cui Alessandra Giannuzzi ha conseguito il dottorato, “Enhancing efficiency of solar concentrators by controlled optical aberrations”, è stata riconosciuta vincitrice nella sezione Ambiente “per aver coniugato conoscenze in campo astronomico e tecnologie fotovoltaiche individuando soluzioni originali applicabili alle energie rinnovabili”. Obiettivo della tesi era infatti il miglioramento delle prestazioni di sistemi a concentrazione solare per la produzione di energia tramite tecniche avanzate di ottica, che vengono normalmente sviluppate e utilizzate per i telescopi astronomici. Uno studio che aveva già portato al deposito di una domanda di brevetto in collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Astrofisica (OABO e IASF-BO) e l’Università di Bologna.
“L’idea di fondo era quella di poter utilizzare i concetti che stanno alla base delle ottiche attive e adattive, come la deformazione controllata, trasferendoli alle ottiche per concentratori solari”, ha spiegato Giannuzzi a Media INAF. “In particolare noi abbiamo trattato una tipologia di concentratore, detto dense array, praticamente sconosciuto qui in Italia perché si adatta molto bene a zone ad alta irradianza solare, come i deserti dell’Australia o della California”. La deformazione controllata degli specchi serve a rendere uniforme la luce che viene concentrata sul convertitore fotovoltaico, una schiera di cellette solari strettamente impacchettate che hanno bisogno di essere illuminate tutte alla stessa maniera per avere un’altra prestazione globale. “Al contrario di quanto succede per l’astronomia, in questo caso non vogliamo ottenere un’immagine fedele ma modellare il Sole a nostro piacimento”, ha concluso Giannuzzi.
Ascolta l’intervista audio di Media INAF ad Alessandra Giannuzzi.
Il servizio di “Rete veneta” sulla premiazione, che si è tenuta venerdì 16 maggio 2014 presso l’Auditorium comunale di Camposampiero (PD), all’interno della manifestazione conclusiva del percorso didattico di educazione ambientale realizzato con le scuole superiori del territorio gestito da Etra.