Sistemi fotovoltaici a concentrazione
Mauro Zenobi
Il progetto 3Rays
La tecnologia fotovoltaica a concentrazione 3Rays
Nicchie di mercato
Integrazione con attività agricole
Recupero di parchi pubblici,
installazioni di design
Pertinenze stradali
Rispetto del territorio e delle tradizioni
Compatibilità con il suolo
Qual è il vero significato di rinnovabile?
La migliore alternativa ai combustibili fossili è quella che porta benefici, non
problemi
Il fotovoltaico tradizionale installato a terra
«elimina» il terreno sottostante
Il fotovoltaico a concentrazione, invece,
consente un doppio utilizzo del suolo
Il mercato mondiale
I sistemi fotovoltaici a concentrazione rendono al meglio nelle zone ad alta radiazione solare
diretta. A differenza del fotovoltaico tradizionale, le alte temperature non compromettono i
rendimenti dei sistemi.
Applicazioni in quota
I livelli di radiazione diretta nelle zone
montane (ad esempio in Valle D’Aosta)
raggiungono livelli paragonabili a quelli
riscontrati nell’Italia del Sud grazie alla
rarefazione dell’aria.
I
sistemi
fotovoltaici
a
concentrazione sono perfetti
per le installazioni in quota
grazie alla loro performance e
al loro layout costruttivo.
Un mercato in rapida ascesa
PV
CPV
2012 - 2013
Lo studio The Economic Perspective: Is Concentrator PV Capable of Breaking the Economic
Barrier. E.W. Merkle, R.Tölle and M. Sturm paragona la curva di apprendimento del settore CPV a
quella del settore dell’industria del LED. Le potenzialità per il futuro sono enormi.
La più conveniente tra le fonti energetiche
Il costo del Kwh prodotto è più basso di quello delle fonti fossili.
La grid parity è attesa per il 2014 nelle zone più favorevoli e per il 2015 in Italia
GRID
PARITY
Fonte: elaborazione dati IEA
Basso impatto ambientale
Convertire l’energia con il sistema 3Rays ha un impatto ambientale 15 volte inferiore rispetto
a quello prodotto della conversione energetica delle Rete Elettrica Nazionale Italiana.
EPBT
33163.8
2,96
Energia spesa per la produzione del pannello + energia assorbita dalla
rete elettrica dai motori per l’inseguimento solare
Energia convertita dal pannello durante la vita utile
Gli attori di mercato
La filiera mondiale esiste ed è ben strutturata. Alcune tra le aziende migliori del mondo
hanno riconvertito le loro attività in favore del fotovoltaico a concentrazione
Source: Producing More Electricity from the Photons Harvested The Heart and Soul of Concentrator PV. CPV Consortium, 2010
Poche installazioni oggi, grandi spazi domani
Rispetto alle potenzialità del pianeta, le installazioni di fotovoltaico a concentrazione ad oggi sono
pochissime. Il Sahara, i deserti Australiani, le Ande, sono solo alcune delle zone ad alta potenzialità
e tuttora vergini per la tecnologia.
Source: CPV Technology Market Status Update and Future Prospects. Asif Anwar, 2011
L’Italia crede nel futuro delle rinnovabili
Investire nelle rinnovabili è il modo più intelligente per uscire dalla crisi economica globale e
per ridurre la dipendenza energetica nazionale dalle risorse fossili di paesi instabili. L’Italia
mostra trend di crescita interessanti per le rinnovabili.
Fonte: GSE
La crescita del mercato fotovoltaico
Lo sviluppo del fotovoltaico in Italia e nel Mondo sta conoscendo trend di crescita molto
rapidi, un vero e proprio boom.
Italia
Mondo
Installazioni fotovoltaiche cumulate in Europa () e nel Mondo ()
Fonte: GSE
Fonte: EPIA
Confronto tra tecnologie fotovoltaiche
CPV
PV
Costi
3 - 3,5 €/W
1,5 - 2 €/W
Ritorno investimento
c.a. 8 anni
c.a. 7 anni
Rendimento
investimento
c.a. il doppio di quello
del PV in 20 anni
-
Incentivi
Alti
In rapida discesa
Capacità produttiva
annua (kWh)
Fino al doppio di quella
del PV
-
Livello tecnologico
Tecnologia nuova
Tecnologia matura,
prossima al declino
Concorrenti
Pochi players (5-6)
Mercato affollato
Geografia
Adatto a zone ad alto
irraggiamento (es:
MENA)
Non adatto a zone
climatiche aride
Impiego di silicio
Minimo o nullo
Alto
I prodotti 3Rays
La tecnologia fotovoltaica a concentrazione 3Rays
HCPV 3Rays: AREE DI SVILUPPO
IL CONCENTRATORE
IL RICEVITORE
IL TRACKER
L’ELETTRONICA DI POTENZA E DI INSEGUIMENTO
HCPV 3rays: il concentratore e il ricevitore
LA TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA SOLARE IN ENERGIA ELETTRICA
SOLUZIONE A- SCOMPOSIZIONE SPETTRALE DELLA LUCE
E TRE CELLE PV( brevetto internazionale)
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SOLUZIONE B- CELLA SINGOLA
MULTIGIUNZIONE
Il tracker
I concentratori come struttura portante
I concentratori sono parte integrante della struttura per garantire
maggiore
precisione.
L’ispirazione
deriva
dal
settore
automobilistico: nelle prime auto da corsa il motore era inserito nel
telaio, oggi il motore stesso costituisce parte del telaio
MOTORE NEL TELAIO
MOTORE È TELAIO
Tecnologie di derivazione aeronautica
Per la progettazione delle strutture di supporto è stata impiegata una modalità
costruttiva di derivazione aeronautica al fine di ottenere sistemi precisi, leggeri
e resistenti nel tempo
Settore aeronautico
Strutture concentratore 3Rays
Completo recupero del suolo
Le strutture di sostegno possono
essere ancorate a qualsiasi tipo di
terreno per mezzo di viti di terra. In
questo modo il suolo non risentirà
dell’installazione dei sistemi e potrà
essere agevolmente riportato alle
sue condizioni originarie a fine vita
dell’impianto.
I
sistemi
3Rays
evitano
la
cementificazione di aree verdi e
garantiscono il rispetto dell’ambiente.
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Risultati oltre le aspettative
Test effettuati sul campo
RENDIMENTO
SISTEMA
TEORICO
VARIAZIONE
- 20 % perdite ottiche
ATTESO
24 %
1 CELLA
35 %
-14 % variazione spettrale
2 CELLE
33 %
- 25 % perdite ottiche
26 %
3 CELLE
35 %
- 27 % perdite ottiche
27 %
OTTENUTO 26 %
I prodotti
PRODOTTO TIPO A-MJ
È un prodotto destinato alle utenze domestiche.
Potenza : 2,250 kWp.
Produttività annua : 4500 kWh/anno.
Dimensione superficie captante: 9 mq.
Fissaggio a terra: senza cemento con viti di terra brevettate.
Peso: 1000 kg
I prodotti
PRODOTTO B- MJ
Prodotto destinato agli operatori interessati alla realizzazione di impianti di elevata potenza.
Potenza : 5,6 kWp.
Produttività annua : 11.200 kWh/anno.
Dimensione superficie captante: 29 mq.
Fissaggio a terra: senza cemento con viti di terra brevettate.
Peso: 2500 kg
I punti di forza rispetto alla concorrenza
•
L’accettanza angolare Migliore del mercato (1.5°contro 0.75°dei competitors)
•
Fissaggio al suolo senza cemento armato
•
Predisposizione per aggiornamenti tecnologici per nuove celle
•
Possibilità di separazione spettrale (dicroico e tricroico)
•
Ispezionabilità visiva laterale per controllo stato dei ricevitori
•
Nessuna registrazione per la focalizzazione al momento del montaggio sul campo
•
Utilizzo di acciaio inox in lamiera sottile
•
Valore residuo dei materiali al momento dello smaltimento (10% contro 6% competitors)
•
Taglia di potenza nominale di 5600 Wp (in linea con valori tipici di mercato)
•
Fattore di concentrazione pari a 400x soli che salirà a 800x
•
Attuatori del moto con sistemi a tenuta IP 65 e motorizzazioni stepper
Caratteristiche esclusive sistemi 3Rays
La strategia commerciale in Italia
• I anno:
solo clienti direzionali
• II anno:
clientela retail
Accordo ad hoc con installatori e distributori
Grant ottenuti
Il progetto 3Rays ha ottenuto due importanti grant per un valore di circa 4 milioni di Euro che
determineranno entrate per circa 1,3 milioni di Euro a fondo perduto.
DTU
INDUSTRIA 2015
(Distretto tecnologico dell’Umbria)
Questo Grant è ancora in corso e
Questo Grant, concluso nel 2011,
riguarda una filiera di oltre 60 imprese e
ha
università
riguardato
le
strutture
italiane
coinvolte
nello
meccaniche del sistema. Il team ha
sviluppo
sviluppato un tracker solare ad alta
concentrazione.
precisione.
sviluppando un sistema a separazione
del
settore
Il
fotovoltaico
team
3Rays
spettrale.
Valore: 1.000.000,00 EURO
Valore: 3.000.000,00 EURO
a
sta
Caratteristiche innovative
Urban design
I sistemi 3Rays possono essere disponibili per installazioni urbane integrando caratteristiche
di illuminazione pubblica, panchine e un design accattivante.
Queste caratteristiche, uniche nel settore del fotovoltaico a concentrazione, possono aprire
delle ulteriori nicchie di mercato.
Grazie per l’attenzione
Mauro Zenobi
[email protected]