Fotovoltaico a doppio strato, i primi test del prototipo italiano

AMPS e un gruppo di ricercatori dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria hanno sviluppato un prototipo fotovoltaico a doppio strato che sovrappone due superfici attive sullo stesso ingombro a terra. Nei primi test all’aperto, condotti in condizioni di cielo sereno, il sistema ha registrato una maggiore captazione dell’irraggiamento rispetto a una configurazione fissa a singolo strato usata come riferimento.

I risultati sono ancora sperimentali: derivano da un prototipo in scala e da misurazioni basate sulla corrente di cortocircuito, non dalla produzione energetica completa di un impianto commerciale. Nella modalità più favorevole tra quelle esaminate, l’incremento calcolato sulla corrente di cortocircuito ha raggiunto circa il 27% rispetto al riferimento bifacciale e il 42% rispetto a quello monofacciale.

Due strati indipendenti sullo stesso terreno

Installato a Reggio Calabria, il prototipo integra 12 mini-moduli bifacciali TOPCon realizzati su misura, sei per ciascuno strato. Le due file sono sovrapposte verticalmente e distanziate di 25 centimetri, una separazione scelta deliberatamente per creare condizioni severe di ombreggiamento reciproco durante la sperimentazione.

Ogni modulo può essere monitorato e ruotato in modo indipendente mediante un sistema di inseguimento monoassiale. Un apparato automatizzato sincronizza orientamento, misurazioni della corrente e raccolta remota dei dati. La rotazione copre un arco da 0 gradi, con il modulo rivolto a est, a 180 gradi, con orientamento verso ovest, passando per la posizione orizzontale a 90 gradi.

La configurazione offre il doppio della superficie fotovoltaica attiva rispetto a un impianto equivalente a singolo strato con lo stesso ingombro. L’obiettivo della gestione coordinata è intercettare la radiazione diretta, diffusa e riflessa limitando, per quanto possibile, le perdite causate dall’ombra tra i due livelli.

Secondo Cosimo Borrello, fondatore di AMPS e autore corrispondente dello studio, il controllo dei due strati potrebbe anche distribuire la generazione su un intervallo giornaliero più ampio, riducendone la concentrazione nelle ore centrali. Questo aspetto, tuttavia, dovrà essere verificato nelle successive fasi di sviluppo.

Come sono stati eseguiti i test

Il prototipo è stato confrontato con un sistema fisso adiacente a singolo strato. Per rendere omogenea la prova, i ricercatori hanno impiegato moduli identici e mantenuto uguali ingombro, orientamento e inclinazione, facendo funzionare contemporaneamente le due configurazioni nelle stesse condizioni ambientali.

Le misurazioni sono state effettuate dalle 9:00 alle 17:00, registrando la corrente di cortocircuito ogni 30 secondi. La valutazione ha confrontato la corrente cumulativa di una coppia rappresentativa di moduli centrali a doppio strato con quella del riferimento a strato singolo.

Sono state sperimentate tre modalità. Nella prima, il livello inferiore restava fisso mentre quello superiore inseguiva il sole. Nella seconda avveniva il contrario, mentre nella terza entrambi gli strati rimanevano fermi con orientamenti ortogonali.

La prima modalità ha prodotto il risultato più elevato: circa il 27% in più rispetto al riferimento bifacciale e il 42% rispetto a quello monofacciale. La seconda ha registrato un incremento di circa il 21% sul riferimento bifacciale. Con entrambi gli strati fissi, il vantaggio rilevato è stato di circa il 14% rispetto alla configurazione bifacciale e del 28% rispetto a quella monofacciale.

I ricercatori attribuiscono questi valori all’intercettazione combinata della radiazione da parte delle due superfici. Il livello superiore raccoglie la componente diretta e diffusa in funzione dell’angolo, mentre quello inferiore intercetta la radiazione non bloccata dal primo. La bifaccialità contribuisce inoltre alla captazione della luce riflessa dal terreno e dalla parte inferiore dei moduli sovrastanti.

Dal prototipo al progetto pilota

AMPS intende ora realizzare un impianto pilota con moduli commerciali e ampliare le verifiche a condizioni operative e meteorologiche differenti. Tra le configurazioni da studiare figura il controllo dinamico simultaneo di entrambi gli strati, non ancora validato dai test descritti.

I possibili ambiti indicati dal gruppo comprendono impianti su scala utility, applicazioni agrivoltaiche e sistemi compatti plug-and-play. Il programma di sviluppo include architetture ottimizzate dei moduli e strategie basate sull’intelligenza artificiale per gestire inseguimento e ombreggiamento reciproco.

Secondo i ricercatori, il progetto meccanico e la strategia di controllo potrebbero essere adattati anche a celle in perovskite e tandem. Si tratta però di una possibilità futura, non di un risultato già dimostrato. Sono inoltre previsti test di durata maggiore e progetti pilota su scala industriale, necessari per valutare il rapporto tra l’investimento richiesto dalla seconda superficie attiva e i potenziali incrementi nella produzione e nell’uso del terreno.

Una domanda per voi

Quali verifiche ritenete decisive per valutare l’impiego del fotovoltaico a doppio strato in impianti utility e agrivoltaici?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.