NON SOLO EOLICO: i concentratori solari luminescenti

    Sono in grado di incrementare l’efficienza di conversione del fotovoltaico mentre migliorano il comfort visivo indoor. Sono i concentratori solari luminescenti, uno dei fiori all’occhiello della ricerca sulle rinnovabili targata ENI         

“Crediamo che il futuro sarà fatto da energie rinnovabili”. Come ha spiegato da Parigi l’amministratore delegato di Eni, Claudio Descalzi la politica ambientale della azienda è più che chiara. E lo appare ancora di più se si guarda alle grandi innovazioni raggiunte in questi anni dai programmi di ricerca portate avanti dal cane a sei zampe.  Con il dichiarato obiettivo di ridurre l’impronta ambientale delle attività Eni, il lavoro di R&S nell’area Renewable Energy and Environment ha dato vita ad un ampio portafoglio di tecnologie per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili, con un focus privilegiato sul fotovoltaico, lo stoccaggio energetico e la valorizzazione energetica delle biomasse. L’obiettivo dell’azienda è quello di sviluppare tecnologie innovative finalizzate alla produzione di energia elettrica, che sappiano essere contemporaneamente sostenibili e competitive. Un impegno che caratterizza il programma di ricerca Eni dal 2007, anno in cui l’Istituto Donegani di Novara, struttura dedicata sino ad allora alla chimica industriale, è diventato il Centro specializzato per la Ricerca sulle Energie “Non Convenzionali”. Tra le diverse tecnologie un posto speciale lo occupa l’energia solare in tutta la sua filiera produttiva, dalla cattura della radiazione alla trasformazione della luce in elettricità al suo immagazzinamento, e in questo contesto uno dei progetti su cui Eni sta lavorando è lo sviluppo di concentratori solari luminescenti (Luminescent Solar Concentrator – LSC).

Cosa sono i concentratori solari luminescenti

Si tratta di lastre di materiale trasparente dotate di coloranti fluorescenti, ossia sostanze in grado di assorbire una quota della radiazione ricevuta dal sole e di riemetterne una parte all’interno della lastra medesima. La radiazione emessa, sfruttando il fenomeno della “riflessione totale interna”, è condotta fino ai sottili bordi della lastra dove viene concentrata su piccole celle solari che la trasformano in energia elettrica. Nel dettaglio gli LSC sono costituiti da una lastra di plastica o vetro sulla cui cui superficie o all’interno della quale sono disperse le molecole fluorescenti; queste devono essere dotate di elevato coefficiente di assorbimento ed esteso intervallo di spettro solare che deve essere “in accordo” con la risposta spettrale ottimale della cella fotovoltaica.

  

La ricerca Eni inaugura la nuova Era delle rinnovabili

In realtà la fisica alla base del funzionamento degli LSC è nota fin dagli anni ’60; da allora ad oggi però, proprietà ottiche insufficienti e la scarsa stabilità dei coloranti utilizzati ne hanno ritardato lo sviluppo in ambito energetico. E’ qui che entra in gioco Eni, con coloranti originali e processi unici. Ad oggi sono state depositate dal Centro Ricerche Eni Donegani ben 16 domande di brevetto per altrettanti coloranti fluorescenti con caratteristiche ottiche adatte all’utilizzo in LSC. Un impegno che è valso all’azienda il premio Oscar Masi 2010 per l’innovazione industriale dall’Associazione Italiana per la Ricerca Industriale.

I vantaggi della tecnologia LSC

A differenza dei dispositivi fotovoltaici tradizionali, i sistemi di questo tipo funzionano bene anche in condizioni di scarsa illuminazione diretta proprio in virtù del fatto che la concentrazione della radiazione migliora l’efficienza di conversione delle celle fv disposte ai bordi. Inoltre i pannelli LSC permettono di ottenere diversi vantaggi, sia sul fronte del contenimento dei costi di investimento che su quello della manutenzione, dal momento che la concentrazione selettiva riduce il surriscaldamento delle celle. Le caratteristiche di questi dispositivi li rendono perfetti per l’integrazione edilizia, attraverso il ricorso a finestre o lucernari fotovoltaici, involucri edilizi, serre, e tutte quelle applicazioni in generale nelle quali è richiesta una produzione energetica e, contemporaneamente,  l’illuminazione degli ambienti.

In esperimenti condotti in collaborazione con il Politecnico di Milano (dove alcuni pannelli LSC sono stati inseriti nella parte superiore di alcune finestre) è stato osservato che la tecnologia permette di migliorare il comfort visivo indoor. Nel dettaglio l’aggiunta di un piano orizzontale che separi la parte inferiore della finestra dalla parte superiore permette di diffondere la luce trasmessa verso il soffitto mentre quella assorbita viene impiegata per la produzione di energia elettrica. Il primo edificio ad esser dotato di pannelli LSC è stato la sede della Divisione Refining & Marketing di Eni a Roma: l’impianto, realizzato su scala dimostrativa, è composto da 192 lastre fotoattive gialle trasparenti per una superficie totale di 60 m2 ed è in grado di produrre una potenza di 500 Wp. Tutta l’energia così ottenuta è impiegata per la ricarica di biciclette elettriche. Inoltre la speciale pensilina solare è utilizzata come “laboratorio a cielo aperto” per studiare il comportamento dei concentratori nel tempo e in varie condizioni di luce, al fine di aumentarne l’efficienza e la stabilità e di rendere i costi maggiormente competitivi.