Studio e sviluppo di tecnologie per applicazioni solari a concentrazione

Sustainable development model involves energy efficiency policy joined with renewable energy resources, whose increasing diffusion contributes pollution emissions to reduce. Some innovative small scale solar concentration protoype were studied and tested. It was developed a high concentration photovoltaic prototype CPV (>1000 suns) using III-V triple junction solar cell, a 100 W power module and bi-axial tracking. Engineering of the prototype, the main components and the performance requirements were presented and analyzed. Were set up two bench test, an indoor bench test and an outdoor one, to value performances of single components and of the whole system. Maximum efficiency reached was about 30% on indoor bench, and 17% in outdoor bench, mainly due to low primary optic fresnel lens efficiency (~50%). During the research project the monitoring of a 7 kW HCPVconcentration plant, installed inside the Univpm campus, took place. A measurement addictional system was integrated, with position sensor and thermocouple, the operational results were reported with a maximum electrical power above 5 kW. Concurrently was developed a solar tower concentration prototype CSP, that can produce 2,5 kWt; were studied three version of CSP, the first two were realized and then tested, each with 25 heliostat and a total reflectant surface of 4.4m2. The difference between each version that lead the developoment of the whole system were argued and analized, and then is introduced the control system engineered ad hoc for that application. The performance of the plant obtained during the test con be compared with theorical prediction, the maximum power is about 2,5 kWt, with a sun irradiance of 800W/m2 and heliostat fouling in field test conditions. Working fluid is a mixture of water and propylene glycol at 30%, operating temperature were about 80°C during summer test, and remain at about 50°C in winter test, with 100-200 l/h flow rate.

Un modello energetico di sviluppo sostenibile passa per la razionalizzazione energetica combinata con l'utilizzo di fonti di energia rinnovabili, la cui diffusione contribuisce alla riduzione delle emissioni. Sono state studiati e sperimentati alcuni innovativi prototipi di solare a concentrazione di piccola taglia. E' stato sviluppato un prototipo di fotovoltaico ad alta concentrazione (>1000 soli) con celle TJ III-V, in moduli da 100W di potenza, ad inseguimento biassiale. Vengono presentate le scelte costruttive, la componentistica presa in esame e le prestazioni richieste. Successivamente sono allestiti due banchi prove, uno indoor ed uno outdoor per valutare le prestazioni di singoli componenti e dell'intero prototipo. L'efficienza massima raggiunta è del 30% in ambiente indoor e del 17% in ambiente outdoor, a causa della bassa efficienza delle lenti di fresnel (~50%). Nell'ambito del progetto di ricerca è stato monitorato un impianto HCPV da 7 kW installato presso l'Univpm. E' stato integrato il sistema di misurazione, con sensori di posizione e temperatura, e sono state analizzate le prestazioni, con potenze di picco superiori ai 5 kW. Nel contempo è stato sviluppato un prototipo di solare termico a concentrazione, del tipo solar tower, da 2,5 kWt; sono state sviluppate tre versioni, le prime due realizzate e testate, con 25 eliostati ognuna ed una superficie totale di 4.4m2 . Vengono analizzate le scelte che hanno portato all'evoluzione delle versioni, e presentato il sistema di controllo sviluppato ad hoc per l'impianto. Vengono quindi presentati i risultati delle prove effettuate. Le prestazioni dell'impianto sono in linea con i dati teorici, la potenza raggiunta è prossima ai 2,5 kWt con irraggiamento nell'ordine degli 800W/m2 e condizioni di fouling degli eliostati standard. Viene utilizzata una soluzione di acqua e glicole propilenico, le temperature raggiunte arrivano agli 80°C nei mesi estivi, e restano superiori ai 50°C anche in inverno, con portate variabili tra 100-200 l/h.