Nell'ambito di uno studio internazionale che ha coinvolto la Kingston University di Londra, è stato sviluppato un nuovo modello che dimostra come i pannelli solari possano sfruttare in modo più efficace sia l'energia elettrica che quella termica affrontando il problema degli hotspot sulle celle solari.

L'energia solare costituisce una parte fondamentale della tabella di marcia per le energie rinnovabili del Regno Unito, a seguito dei recenti impegni sulla riduzione delle emissioni globali per affrontare il cambiamento climatico. Il governo punta a raggiungere lo zero netto entro il 2050, con nuove tecnologie ibride che rendano il solare sempre più redditizio dal punto di vista commerciale.

Oltre ai sistemi di pannelli solari fotovoltaici che convertono la luce solare direttamente in elettricità, il calore di scarto può anche essere raccolto come energia termica attraverso questi sistemi ibridi per l'uso in applicazioni di acqua calda o per alimentare sistemi di raffreddamento come l'aria condizionata. Questo potrebbe avere un ruolo significativo da svolgere nella riduzione delle emissioni, in particolare nei paesi caldi.

In un nuovo articolo pubblicato nel Journal of Energy Conversion and Management , i ricercatori della Kingston University, dell'Università di Exeter, dell'Indian Institute of Technology Madras e dell'Academy of Scientific and Innovative Research, India, hanno modellato l'efficacia di un sistema termico fotovoltaico ibrido che utilizza uno specchio aggiuntivo per migliorare le prestazioni.

Per creare temperature sufficientemente elevate da essere utili nei sistemi termici fotovoltaici, la luce solare deve essere concentrata o focalizzata utilizzando concentratori parabolici composti, specchi curvi a forma di parabolico posti su entrambi i lati dei pannelli solari. Tuttavia, la quantità di luce solare che colpisce i pannelli può variare, creando punti caldi che influiscono in modo significativo sulla produzione complessiva e possono causare il guasto delle celle solari.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno modellato le prestazioni di un tale sistema che utilizza uno specchio verticale aggiuntivo come omogeneizzatore per distribuire la luce solare concentrata in modo più uniforme attraverso le cellule. Il modello ha dimostrato come questa aggiunta ha migliorato la produzione elettrica, mostrando un aumento del 12% rispetto al concentratore parabolico composto standard, e con prestazioni termiche in aumento tra l'uno e il due per cento.

I risultati promettenti hanno fornito una panoramica di come i sistemi ibridi potrebbero contribuire a rendere i pannelli solari più convenienti e commercialmente validi per una vasta gamma di usi futuri, ha affermato il dott. Hasan Baig, esperto di energia rinnovabile della Kingston University.

"L'obiettivo di questi sistemi è ottenere energia termica di alta qualità, che può essere utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni di acqua calda e sistemi di raffreddamento, insieme a un'elevata potenza elettrica che può alimentare macchine o entrare direttamente nelle abitazioni. La sfida, quando si ottimizza un sistema per sfruttare entrambi i tipi di energia, in genere si ottiene solo energia termica di basso grado che non raggiunge le temperature richieste", ha affermato.

Il dott. Baig ha affermato che il modello del team di ricerca ha previsto con precisione le prestazioni migliorate che potrebbero essere ottenute distribuendo in modo più uniforme la luce solare concentrata che colpisce i pannelli con uno specchio omogeneizzatore. I modelli precedenti avevano utilizzato calcoli basati sulla radiazione media, che non avevano considerato l'impatto indiretto che gli hotspot stavano avendo sulla produzione complessiva, ha spiegato.

"Se siamo in grado di estrarre più energia dai sistemi solari, oltre a ridurre lo spazio necessario sui tetti per i pannelli, potrebbe avere un impatto reale sulla riduzione delle emissioni domestiche attraverso l'uso di fonti di energia pulita, sia nel Regno Unito che in in paesi come l'India, dove le unità di condizionamento e refrigerazione sono molto richieste", ha aggiunto.