I pannelli solari ibridi fotovoltaici-termici
La tradizionale separazione tra solare termico e solare fotovoltaico sembra destinata a finire, infatti sono in fase di sperimentazione i pannelli solari ibridi che permettono la produzione di energia elettrica e calore nello stesso momento.
I moduli fotovoltaici convertono in elettricità solo una piccola porzione della radiazione
solare il resto (in percentuale tra l’85 e il 94) viene perso sotto forma di calore.
I pannelli ibridi riescono a recuperare una buona parte di questa energia termica migliorando contemporaneamente il rendimento della produzione elettrica.
I pannelli ibridi sono costituiti da moduli fotovoltaici posizionati sulla superficie assorbente di un collettore solare termico. In pratica il collettore termico raffredda i moduli fotovoltaici migliorandone in modo significativo il rendimento elettrico.
I vantaggi pratici in particolare per le applicazioni domestiche a bassa temperatura sono facilmente intuibili:
* Diminuzione dei costi
La produzione e installazione dei pannelli ibridi presenta minori costi rispetto ai due
pannelli prodotti e installati separatamente.
* Maggiore rendimento di superficie (o minore spazio occupato)
Un campo solare coperto con pannelli ibridi produce più energia elettrica e
termica di uno coperto con collettori solari e pannelli fotovoltaici separati.
Esistono varie tecnologie di sistemi ibridi che si distinguono per il fluido utilizzato (aria, acqua), la presenza di un vetro (vetrati “glazed” o non vetrati “unglazed”) o la tipologia (collettori piani o a concentrazione).
Esaminiamo la tecnologia dei collettori piani, raffreddati a liquido che sono i più interessanti per le applicazioni domestiche; a seconda del clima possono montare o meno un vetro.
Gli schemi in fase di sperimentazione sono due in figura possiamo vedere la sezione di tre tubi adiacenti in un collettore sheet-and-tube.
Questa e’ invece la sezione di un collettore ad assorbitori flat-box.
pannello-solare-ibrido
I collettori flat-box presentano il vantaggio di poter funzionare in modo efficiente anche con la sola circolazione naturale.
La presenza del vetro di copertura riduce le dispersioni frontali, contribuendo ad aumentare la resa termica, tuttavia può rappresentare un problema in caso di interruzione del circuito idraulico.
Infatti durante i periodi di elevata insolazione, se il pannello non viene alimentato con acqua (guasto del sistema, impossibilità di accumulo nel serbatoio), la temperatura interna del pannello tende a salire (il termine tecnico è stagnazione), raggiungendo valori che possono ridurre la vita utile o addirittura danneggiare i moduli fotovoltaici.
In Italia, dati i valori di radiazione solare incidente, è possibile usare vantaggiosamente anche i pannelli non vetrati pur con evidenti limiti della resa termica ottenibile.