Mauro Zenobi Sistemi fotovoltaici a concentrazione
Mauro Zenobi
Sistemi fotovoltaici a concentrazione
Il progetto 3Rays
La tecnologia fotovoltaica a concentrazione 3Rays
Nicchie di mercato
Pertinenze stradali
Recupero di parchi pubblici, installazioni di design
Integrazione con attività agricole
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
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.
2012 - 2013
CPV
PV
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
Fonte: elaborazione dati IEA
GRID PARITY
GRID PARITY
Basso impatto ambientale
EPBT
2,96
33163.8
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
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.
Gli attori di mercato
Source: Producing More Electricity from the Photons Harvested The Heart and Soul of Concentrator PV. CPV Consortium, 2010
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
Poche installazioni oggi, grandi spazi domani
Source: CPV Technology Market Status Update and Future Prospects. Asif Anwar, 2011
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.
L’Italia crede nel futuro delle rinnovabili
Fonte: GSE
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.
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.
Installazioni fotovoltaiche cumulate in Europa () e nel Mondo ()
Fonte: GSE Fonte: EPIA
Italia Mondo
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
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LA TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA SOLARE IN ENERGIA ELETTRICA
SOLUZIONE A- SCOMPOSIZIONE SPETTRALE DELLA LUCE E TRE CELLE PV( brevetto internazionale)
SOLUZIONE B- CELLA SINGOLA MULTIGIUNZIONE
PATENT
GRANTED
Il tracker
I concentratori come struttura portante
MOTORE NEL TELAIO
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 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
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PATENT
PENDING
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.
Risultati oltre le aspettative
SISTEMARENDIMENTO
TEORICO VARIAZIONE ATTESO
1 CELLA 35 %
- 20 % perdite ottiche
-14 % variazione spettrale24 %
OTTENUTO 26 %
2 CELLE 33 % - 25 % perdite ottiche 26 %
3 CELLE 35 % - 27 % perdite ottiche 27 %
Test effettuati sul campo
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 retailAccordo 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.
INDUSTRIA 2015
Questo Grant è ancora in corso e
riguarda una filiera di oltre 60 imprese e
università italiane coinvolte nello
sviluppo del settore fotovoltaico a
concentrazione. Il team 3Rays sta
sviluppando un sistema a separazione
spettrale.
Valore: 3.000.000,00 EURO
DTU
(Distretto tecnologico dell’Umbria)
Questo Grant, concluso nel 2011,
ha riguardato le strutture
meccaniche del sistema. Il team ha
sviluppato un tracker solare ad alta
precisione.
Valore: 1.000.000,00 EURO
Caratteristiche innovative
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.
Urban design