Un prototipo di Fotovoltaico ad alta Concentrazione Termica dell'IBM, produce energia a 10 ct. per KWh

Image Credit: © IBM

 

Un gruppo di ricercatori dell'IBM Research, Airlight Energy, del Politecnico federale di Zurigo, e dell'Interstate, l'Università di Scienze Applicate Buchs NTB, dopo aver vinto una borsa di studio triennale di 2,4 milioni dollari, resa disponibile dalla Commissione svizzera per la Tecnologia e l'Innovazione, ha realizzato un impianto fotovoltaico a costi competitivi, in grado di concentrare la luce solare 2000 volte, utilizzando l'80% della radiazione solare per convertirla in energia elettrica.
Lo studio dal titolo "High-Concentration Photovoltaic Thermal System From IBM Promises 80% Efficiency, Potable Water, And Air Conditioning" é stato descritto sulla rivista Clean Technica. Questo sistema fotovoltaico economico ad alta concentrazione termica (HCPVT), oltre a fornire energia elettrica, é in grado di desalinizzare l'acqua e produrre aria condizionata. Il prototipo é costituito da un grande piatto parabolico, composto all'interno da piccoli specchi circolari che vengono coordinati da un sistema di inseguimento solare che si riposiziona automaticamente verso l'angolo ottimale per la produzione di energia. La luce che colpisce gli specchi, viene riflessa verso dei ricevitori raffreddati dai liquidi che attraversano i microcanali connessi ai chip fotovoltaici di tripla giunzione. Ognuno di questi chip che misurano 1×1 cm, "può convertire in media, 200-250 watt in un tipico giorno di otto ore in una regione soleggiata."Sono in fase di progettazione centinaia di questi chip, che produrrebbero un totale di circa 25 kilowatt di energia elettrica.
La soluzione di raffreddamento diretto, é costituita da una potenza ridotta di pompaggio, che a sua volta è ispirata al sistema ramificato di approvvigionamento del sangue del corpo umano, ed è stato già testato dagli scienziati della IBM in un computer ad alte prestazioni, tra cui l'Aquasar. "Abbiamo in programma di usare le celle fotovoltaiche a tripla giunzione su un modulo raffreddato da microcanali, che può direttamente convertire più del 30 per cento della radiazione solare raccolta in energia elettrica, e consentire il recupero efficiente di un ulteriore calore residuo del 50 per cento", ha affermato Bruno Michel, ricercatore della IBM. "Crediamo che si possa raggiungere questo obiettivo con un design molto pratico composto con del calcestruzzo leggero ad alta resistenza, che viene utilizzato nei ponti e nel settore dell'ottica.
Utilizzando un' elevata concentrazione di luce solare, con un progetto a basso costo, i ricercatori pensano di poter ottenere un prezzo di 250 $ per metro quadrato - che è circa 3 volte inferiore rispetto ad altri sistemi simili. Secondo i ricercatori, "il costo dell'energia sarà inferiore a 10 centesimi per chilowattora (kWh). Per un confronto, l'energia elettrica in Germania costa più di 25 centesimi a kWh, mentre il costo di produzione delle centrali elettriche a carbone corrisponde a circa 5-10 centesimi per kWh."
Una delle innovazioni del nuovo sistema consiste nella raccolta e nella ridistribuzione del "calore" generato dal solare termico. Sfruttando il calore e impedendone la dissipazione, é possibile dissalare l'acqua a buon prezzo e fornire il raffreddamento mediante un refrigeratore, risolvendo così i problemi dovuti al surriscaldamento dei chip solari.
Per catturare in modo efficiente il calore di scarto, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia avanzata che è stata già sviluppata ed é attualmente in uso nei sistemi di raffreddamento ad acqua per i computer ad alevate prestazioni, come l'Aquasar e il SuperMUC. Mentre il calore viene semplicemente riutilizzato per fornire il riscaldamento degli ambienti per le strutture interne, il calore catturato in questo caso sarà usato per riscaldare l'acqua salata che viene in seguito distillata tramite la vaporizzazione. I ricercatori dicono che il sistema potrebbe fornire fino a "30-40 litri di acqua potabile al giorno per ogni metro quadrato di superficie."In questo modo, con una grande impianto che adotta questa tecnologia, sarebbe possibile fornire abbastanza acqua per una piccola città o paese.
Il sistema possiede anche la capacità di fornire aria condizionata tramite un refrigeratore ad assorbimento. "Un refrigeratore ad assorbimento è un dispositivo che converte il calore in aria più fresca tramite un ciclo termico applicato a un gel di silice assorbente. L'assorbimento, con l'acqua utilizzata come fluido di lavoro, può sostituire i refrigeratori a compressione."I ricercatori stanno attualmente testando un prototipo del sistema HCPVT presso l'IBM Research - Zurigo. Clean Technica