AKKU TRACK

Il sistema ottico di concentrazione permette di raccogliere molto efficacemente solo la radiazione solare che cade all’interno di un cono la cui semi-apertura è detta “accettanza” angolare.

Rispetto ai sistemi solari piani, i sistemi solari a concentrazione hanno un’accettanza angolare estremamente ridotta e per garantire l’ottimale efficienza di raccolta è indispensabile che il sistema sia precisamente allineato alla direzione da cui provengono i raggi solari.

L’utilizzo di uno strumento di puntamento preposto alla misura della precisione angolare con la quale il sistema di movimentazione insegue il sole è quindi di estrema importanza per  fornire un’indicazione quantitativa dell’errore commesso e dell’andamento temporale di tale errore, in modo da poterlo correlare a particolari condizioni ambientali o contingenti.

Lo strumento valuta l’errore di puntamento e fornisce l’indicazione della intensità solare diretta (irradianza diretta), in modo da correlare l’entità del disallineamento alla perdita di efficienza dell’intero sistema.

L’apparecchiatura installata nel nostro sistema è uno strumento avanzato che permette di misurare quantitativamente il grado di precisione del sistema ad inseguimento , e contemporaneamente, di fornire una indicazione della intensità solare diretta su diverse lunghezze d’onda offrendo il vantaggio di poter disporre di due diverse funzioni.

 

Stato dell’arte

L’installazione di un campo fotovoltaico di grandi dimensioni costituisce un investimento significativo e la sua redditività dipende direttamente dalla capacità di produrre la maggior quantità di energia nell’arco dell’anno.

L’irradianza solare diretta è il fattore che influenza maggiormente la produttività sia dei sistemi fotovoltaici a concentrazione.

Questo strumento è dotato di un sensore ad ampio spettro (termopila) che permette di misurare direttamente l’intensità della radiazione incidente all’interno di un cono di apertura complessiva di circa 6 gradi, viene fissato solidalmente alla struttura meccanica di inseguimento ed allineato con i sistemi di conversione solare.

La funzione della sonda di puntamento permette di fornire sia la misura dell’irradianza solare diretta che la precisione di inseguimento.

A seguito di un approfondito studio sulle variazioni diurne e stagionali dello spettro solare effettuato utilizzando un ampio database raccolto dai laboratori NREL (National Renewable Energies Laboratories), è stata scoperta una forte correlazione tra la misura di intensità solare su specifiche lunghezze d’onda (misura multispettrale) . Ne risulta che filtrando opportunamente una telecamera e raccogliendo un set di immagini su singole lunghezze d’onda, riusciamo ad avere informazioni indispensabili per il corretto allineamento del sistema di inseguimento.

Lo strumento è una vera e propria stazione di monitoraggio per la misurazione della radiazione solare diretta che fa uso di una telecamera multispettrale.

La ricchezza dei dati forniti, permette non solo di effettuare misure dell’irradianza solare diretta su varie lunghezze d’onda, ma anche di validare i dati registrati tramite una misura dell’errore commesso nel puntamento della sorgente solare. Come anticipato, questa informazione non è normalmente reperibile nei sistemi di monitoraggio solare di tipo convenzionale.

L’applicazione della telecamera multispettrale misurala precisione di inseguimento dei tracker solari ad alta concentrazione. Il sistema è in grado di allinearsi alla direzione della radiazione solare, fornendo prove strumentali di questa indicazione.

Il cuore è costituito da una camera CMOS in grado di operare da -30 a +70 °C, con un livello di protezione IP65. Lo strumento è alimentato e controllato unicamente da una connessione USB e quindi è compatibile con tutti i personal computer. I dati vengono forniti direttamente in formato digitale e possono essere rappresentati sotto forma di grafico o salvati in un log file per utilizzi successivi.

La telecamera è dotata di un sistema ottico acromatico progettato appositamente per quest’applicazione ed in grado di fornire allo strumento un campo di vista di circa 5°. Il sistema ottico è inoltre dotato di un set di filtri interferenziali che permettono di registrare l’immagine della sorgente solare a diverse lunghezze d’onda.

Le varie immagini “monocromatiche” individuate dalla telecamera multispettrale sono combinate tra di loro attraverso un algoritmo al fine di ricavare una misurazione dell’irradianza solare diretta.

L’elaborazione delle immagini fornisce una varietà di informazioni.

Esse sono:

Lo strumento AKKU TRACK

Il Laboratorio Sensori e Semiconduttori del Dipartimento di Fisica è attivo nel campo del fotovoltaico a concentrazione da circa 10 anni e nel corso dell’ultimo anno ha sperimentato un approccio completamente innovativo alla misurazione della irradianza solare diretta tramite misure multispettrali.

Questo approccio è stato descritto nell’ambito della conferenza internazionale organizzata nel giugno 2010 dalla Optical Society of America ed ha riscosso già importanti riscontri da parte di investitori che operano nel settore.

A seguito di un approfondito studio sulle variazioni diurne e stagionali dello spettro solare effettuato utilizzando un ampio database raccolto dai laboratori NREL (National Renewable Energies Laboratories), è stata scoperta una forte correlazione tra la misura di intensità solare su specifiche lunghezze d’onda (misura multispettrale) e la misura di irradianza solare diretta che fornirebbe il pireliometro. Ne risulta che filtrando opportunamente una telecamera e raccogliendo un set di immagini su singole lunghezze d’onda e possibile risalire alla stessa misura che fornirebbe un pireliometro; in più, trattandosi di immagini e non di singole misure, è possibile recuperare una vastità di informazioni completamente precluse al pireliometro.

Questo approccio, completamente innovativo, ha aperto nuove possibilità nell’ambito della diagnostica dei sistemi ad inseguimento solare e ha una varietà di applicazioni che spaziano dal settore energetico a quello del monitoraggio ambientale.

Lo strumento denominato AKKU TRACK è una vera e propria stazione di monitoraggio per la misurazione della radiazione solare diretta che fa uso di una telecamera multispettrale.

La ricchezza dei dati forniti da AKKU TRACK, permette non solo di effettuare misure dell’irradianza solare diretta su varie lunghezze d’onda, ma anche di validare i dati registrati tramite una misura dell’errore commesso nel puntamento della sorgente solare. Come anticipato, questa informazione non è normalmente reperibile nei sistemi di monitoraggio solare di tipo convenzionale.

Come ulteriore applicazione della telecamera multispettrale AKKU TRACK vi è l’interessante possibilità di realizzare uno strumento compatto e versatile per la misurazione della precisione di inseguimento dei tracker solari. Infatti, i produttori di sistemi d’inseguimento solare sono soliti calcolare la precisione con la quale il sistema è in grado di allinearsi alla direzione della radiazione solare, ma molto raramente vengono fornite prove strumentali di questa indicazione.