Studiate le principali cause del riscaldamento nelle celle e nei pannelli solari
(Rinnovabili.it) – Abbassare la temperatura di esercizio dei pannelli solari, anche di pochi gradi, può fare una differenza significativa sull’elettricità prodotta nella loro vita. E di conseguenza può avere degli effetti anche sul tempo di ritorno degli investimenti. Alla King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) un gruppo di ricercatori ha voluto realizzare un modello che valutasse in maniera chiara l’impatto economico del calore su celle e moduli fotovoltaici.
È risaputo che più caldi diventano i pannelli solari, minore sarà la loro efficienza di conversione della luce in elettricità. Con il rischio, in aggiunta, di degradarsi rapidamente e guastarsi. Di contro, maggiore è l’efficienza di conversione, migliore sarà il recupero finanziario del sistema fotovoltaico nel corso della sua vita; o, in altri termini, minore sarà il suo “costo dell’energia livellato” (LCOE).
Leggi anche Fotovoltaico 2021, fino a 209 GW di nuova capacità solare
“Tutte le celle solari generano calore che può abbassare la potenza elettrica e abbreviare la durata del modulo“, spiega Lujia Xu, scienziato del team della KAUST. Nonostante la facilità con cui i pannelli solari possano surriscaldarsi, tuttavia, gli effetti termici sull’LCOE sono spesso e volentieri ignorati. La ricerca di settore è piuttosto concentrata nel migliorare la resa per rendere il fotovoltaico più competitivo in termini di costi rispetto alla generazione fossile.
Con questo in mente, Xu, Stefaan De Wolf e colleghi hanno messo a punto una nuova metrica. Il modello confronta direttamente i guadagni LCOE legati alla riduzione della temperatura del modulo rispetto quali ottenibili alzando l’efficienza delle celle. Hanno così scoperto che in normali condizioni operative il guadagno dell’1% registrabile agendo direttamente sull’efficienza di conversione, può essere ottenuto semplicemente abbassando la temperatura del modulo di appena 3 gradi Celsius.
“Una diminuzione di 4 gradi Celsius nella temperatura del modulo migliorerebbe il tempo medio prima di un eventuale guasto di oltre il 50 percento. Fattore che arriverebbe fino a oltre il 100% con una riduzione di 7 gradi Celsius”, afferma Xu.
Come abbassare la temperatura dei pannelli solari
Il team ha quindi sviluppato un modello per prevedere l’innalzamento termico dei pannelli solari e trovare modi per abbassare la temperatura. L’approccio più efficace è stato quello di posizionare l’impianto in un ambiente ventoso con un montaggio che consentisse un efficace trasferimento di calore all’ambiente circostante. Ma hanno anche dimostrato di poter ottenere guadagni significativi apportando modifiche a livello strutturale. Ad esempio, sostituendo l’incapsulante polimerico EVA – che assorbe fortemente il calore – con un materiale più trasparente. O anche adottando una tecnologia priva di incapsulanti.
Ascolta l’ultima puntata del Podcast di Rinnovabili.it
“I nostri risultati mostrano che i ricercatori dovrebbero prestare maggiore attenzione alla temperatura dei moduli”, afferma De Wolf. “Poiché l’efficienza delle celle solari in silicio cristallino si sta avvicinando al limite massimo pratico, è opportuno prendere in considerazione altri modi per ridurre l’LCOE. Il che potrebbe essere anche più significativo di ulteriori guadagni marginali nell’efficienza della cella”. La ricerca è stata pubblicata su Joule (testo in inglese).