La tecnologia fotovoltaica a concentrazione (CPV, Concentrated Photovoltaic) utilizza sistemi ottici per mettere a fuoco grandi quantità di luce solare su piccole superfici fotovoltaiche al fine di generare energia elettrica con più efficienza rispetto ai tradizioni impianti fotovoltaici. La maggiore efficienza risulta dalle celle fotovoltaiche adoperate, che possono essere celle multigiunzione III-V anziché celle al silicio cristallino utilizzate nei tradizionali impianti fotovoltaici. Per ottenere risultati ottimali, gli impianti CPV sono dotati anche di inseguitori per regolare continuamente la posizione delle celle affinché ricevano sempre la massima intensità di luce solare.
DOMANDE RICORRENTI SULA TECNOLOGIA CPV E SUL SETTORE DELL’ENERGIA SOLARE
CPV and the Solar Industry
Cos’è la tecnologia CPV?
Come regge il confronto la tecnologia CPV con altre tecnologie di sfruttamento dell’energia solare?
La tecnologia CPV è un’innovazione dirompente nel settore dell’energia solare, con la possibilità di sostituire le tradizionali tecnologie a energia solare concentrata (CSP, Concentrated Solar Power) e fotovoltaiche basate sul silicio e sui film sottili, in centrali per aziende elettriche installate in ambienti soleggiati e aridi. Per ogni tecnologia di utilizzo dell’energia solare esistono applicazioni dove questa è ideale. Poiché la tecnologia CPV non richiede acqua durante il funzionamento dell’impianto, utilizza meglio il terreno e produce più energia per ettaro rispetto a qualsiasi altra tecnologia di conversione dell’energia solare, è la scelta migliore in aree molto soleggiate, dove l’acqua è un risorsa scarsa e l’utilizzo del terreno è un problema.
Come regge il confronto la tecnologia CPV con la tecnologia fotovoltaica tradizionale?
La tecnologia CPV offre efficienze superiori e costi complessivi dell’impianto inferiori rispetto alla tecnologia fotovoltaica tradizionale in ambienti soleggiati e aridi.
Come regge il confronto la tecnologia CPV con la tecnologia CSP?
La tecnologia CPV richiede molto meno acqua e il suo impatto sul terreno è inferiore rispetto alla tecnologia CSP. Infatti, non richiede acqua mentre l’impianto è in attività e ne richiede una quantità minima per la pulizia periodica. Inoltre, le centrali CSP devono essere grandi – 100 MW o più – i tempi di installazione sono più lunghi, ed è più difficile ottenere le autorizzazioni e i finanziamenti necessari per i progetti.
Quali mercati geografici sono ottimali per la tecnologia CPV?
La tecnologia CPV surclassa le altre tecnologie di utilizzo dell’energia solare in climi desertici, che negli Stati Uniti sono presenti negli Stati di Arizona, California, Nevada, New Mexico e Texas. Ma è una scelta eccellente anche in Stati a cui non si penserebbe - ad esempio, Colorado e Utah – che hanno lunghi periodi di sole nel corso dell’anno.
Qual è lo stato dell’arte nel settore CPV?
Sin dagli anni settanta sono state condotte approfondite ricerche sulla tecnologia CPV e negli ultimi anni sono stati fatti enormi progressi, specialmente per quanto riguarda l’efficienza, il miglioramento delle ottiche, l’incremento dei livelli di concentrazione e gli inseguitori. Attualmente, oltre 100 aziende offrono la tecnologia CPV; la maggior parte è stata fondata a partire dal 2005.
Quali sono i fattori di riduzione dei costi della tecnologia CPV?
Sono gli stessi di quelli relativi alle altre tecnologie di sfruttamento dell’energia solare: efficienza, capacità e affidabilità.
Oggi, l’efficienza delle celle solari CPV è pari al 40% in produzione, notevolmente più alta rispetto alla tecnologia fotovoltaica tradizionale, la cui efficienza è pari a circa il 25%. Per quanto riguarda la capacità, gli impianti CPV possono generare il 40% in più di energia durante il giorno per capacità nominale rispetto ai convenzionali pannelli solari a inclinazione costante in località soleggiate. L’affidabilità è legata alla tecnologia CPV, agli impianti CPV e all’azienda che li progetta e costruisce. Una società tecnica indipendente ha certificato che gli impianti Amonix hanno una durata di 50 anni.
Company
Come opera Amonix?
Amonix progetta e costruisce impianti CPV che non richiedono acqua durante il funzionamento, utilizzano meglio il terreno e producono più energia per ettaro rispetto a qualsiasi altra tecnologia di sfruttamento dell’energia solare. Con la storia più lunga nel settore di impianti CPV effettivamente installati, Amonix ha dimostrato di essere la scelta ideale quando si richiedono centrali solari per aziende elettriche in ambienti soleggiati e aridi.
Amonix opera nel settore da 21 anni e installa impianti CPV sin dal 1991. Con 16 anni di installazioni effettive e sette generazioni di sviluppo di impianti, Amonix vanta la storia più lunga di installazioni nel settore.
L’esperienza, la stabilità e la storia di successi comprovata di Amonix le assicurano un vantaggio enorme sui concorrenti, poiché i clienti come le aziende elettriche, utility produttrici di energia indipendenti e altri, sanno che Amonix si avvale di un gruppo dirigente di lunga esperienza e vaste competenze, è affidabile, è ben finanziata e sarà qui nei prossimi 50 anni.
Perché Amonix?
Amonix ha dimostrato quel che vale: 21 di attività nel settore, 16 anni di esperienza sul campo, 7 generazioni di sviluppo di impianti.
Dov’è la sede centrale dell’azienda?
Seal Beach, California.
Dove si trovano gli stabilimenti di produzione?
Amonix ha uno stabilimento di produzione a North Las Vegas, NV e un centro di ricerca e sviluppo a Torrance, CA.
Quanti MW vengono generati negli impianti CPV per aziende elettriche installati da Amonix?
Gli impianti Amonix generano 19 MW, ossia oltre il 70% di tutta l’energia di impianti CPV installati. Questo rigoroso collaudo sul campo in condizioni reali ha permesso all’azienda di perfezionare i suoi impianti CPV proprietari e dimostrarne l’affidabilità. Oggi, gli impianti Amonix continuano a generare gigawattora (GW·h) di energia pulita e rinnovabile a partire dalla luce solare, a costi competitivi.
Dove si trovano gli impianti installati?
Gli impianti Amonix sono installati in Arizona, California, Nevada, Colorado e Spagna. Continuiamo ad ampliare il nostro raggio di installazione e attualmente stiamo costruendo la più grande centrale solare CPV del mondo a Alamosa, CO.
Chi sono i clienti Amonix attuali e potenziali?
I clienti Amonix sono aziende elettriche, utility produttrici di energia indipendenti (IPP, indipendente power producer) e altre organizzazioni che cercano soluzioni commerciali di sfruttamento dell’energia solare in ambienti soleggiati e aridi. La tecnologia CPV di Amonix ha un altro grado di scalabilità e a breve termine è indirizzata allo sviluppo di impianti per aziende elettriche con potenze iniziali di 2 MW.
Come opera Amonix per garantire la sicurezza e la tutela ambientale?
Poiché gli impianti Amonix sono basati sulla tecnologia CPV, richiedono intrinsecamente meno acqua e utilizzano il terreno meglio rispetto ad altre tecnologie di conversione dell’energia solare. Infatti, gli impianti CPV di Amonix non richiedono acqua durante il funzionamento e ne richiedono solo una quantità minima durante la pulizia e la manutenzione. Gli impianti CPV di Amonix possono essere installati senza bisogno di livellare o sconvolgere il terreno, rendendone possibile l’utilizzo doppio. E poiché gli impianti Amonix inseguono il sole continuamente durante il giorno, nessun punto del terreno rimane permanentemente in ombra disturbando la flora e la fauna.
Inoltre, l’organismo Columbia University Center for Life Cycle Analysis (LCA) ha condotto uno studio delle prestazioni dell’impianto Amonix 7700 per la sua intera durata, stabilendo che Amonix è tra le aziende del settore fotovoltaico che causano i livelli più bassi di emissioni di gas a effetto serra durante la vita dell’impianto: solo 12 g CO2‐eq./kW•h.
Technology
Qual è la differenza tra le celle solari multigiunzione adoperate negli impianti CPV di Amonix e le celle solari in uso nei tradizionali impianti fotovoltaici?
Le celle solari multigiunzione adoperate negli impianti CPV di Amonix sono composte da strati di materiali semiconduttori con bande proibite diverse. La luce solare entra nello strato con la banda proibita più larga e continua a penetrare nella cella solare fino a raggiungere lo strato con la banda proibita più piccola dell’energia dei suoi fotoni. Tali celle sono quindi più efficienti delle celle solari a strato singolo poiché viene persa una quantità inferiore di energia dei fotoni in calore quando l’energia supera la banda proibita del materiale semiconduttore assorbente.
Quando vengono impiegate insieme a sistemi ottici a concentrazione, come le lenti di Fresnel, le celle solari multigiunzione sono in grado di trasformare la luce solare in energia elettrica con efficienza maggiore del 40%. L’efficienza aumenta all’aumentare del livello di concentrazione ma diminuisce con l’aumento della temperatura; l’impianto CPV di Amonix è progettato in modo da mantenere la temperatura della cella quanto più bassa possibile mediante raffreddamento ad aria passivo. Prestazioni ineguagliate nelle condizioni di funzionamento fanno sì che la tecnologia delle celle multigiunzione Amonix sia economica in un impianto CPV con fattore di concentrazione pari a 500. L’elevata efficienza compensa abbondantemente il costo ulteriore del raffreddamento e dell’inseguitore biassiale necessario per mantenere alta la concentrazione.
Quando e come Amonix ha effettuato la transizione alla tecnologia delle celle multigiunzione?
Il settore dell’energia fotovoltaica da tempo cerca di superare i limiti sull’efficienza posti dalle celle solari al silicio, che diventano molto inefficienti quando vengono esposte alle condizioni estreme della luce solare concentrata. Nel 1989, l’Electric Power Research Institute (EPRI), organismo di ricerca per molte centinaia di utility statunitensi, si è rivolto a Amonix per risolvere il problema della stabilizzazione delle celle solari. Grazie alla sua lunga esperienza nel settore dei materiali semiconduttori, Amonix è riuscita a stabilizzare una cella solare al silicio in condizioni di concentrazione. Ulteriori ricerche hanno condotto allo sviluppo della cella solare al silicio ad area di contatto sulla giunzione posteriore, che è stata alla base degli impianti CPV di Amonix per molti anni. Nel 2005, Amonix ha sviluppato la cella solare al silicio più efficiente del mondo (efficienza del 27,6% in condizioni di concentrazione) e l’ha costruita in un ambiente commerciale – prima azienda del settore.
Dopo anni di successi nello sviluppo delle celle solari al silicio e molte generazioni di impianti CPV, Amonix ha iniziato la transizione all’uso delle celle solari multigiunzione, sviluppate originariamente per l’uso nelle condizioni avverse dell’ambiente spaziale; Amonix ha iniziato a provarle nel 2000, quando si è aggiudicata vari contratti di ricerca per il loro adattamento all’uso terrestre in impianti fotovoltaici a concentrazione. Oggi, le celle solari multigiunzione hanno efficienza superiore al 40% in applicazioni terrestri – l’efficienza più alta del settore. Sostituendo le celle solari al silicio con celle multigiunzione, Amonix ha conseguito la massima uscita energetica nei propri impianti CPV.
Product
Come funziona un impianto Amonix?
Gli impianti CPV di Amonix utilizzano lenti di Fresnel rifrangenti per focalizzare la luce solare sulle celle solari multigiunzione con intensità 500 volte superiore. Con efficienze di produzione che oggi raggiungono il 40%, le celle solari multigiunzione presentano l’efficienza più alta nel settore poiché generano l’energia elettrica a partire da una gamma più ampia dello spettro solare; inoltre, hanno un coefficiente di temperatura intrinsecamente più basso rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche e quindi le loro prestazioni rimangono costanti ad alte temperature ambiente.
Negli impianti Amonix, coppie di celle solari e lenti di Fresnel sono integrate in un modulo proprietario denominato MegaModule®, che viene assemblato in fabbrica per accelerare i tempi di costruzione e spedizione. I moduli vengono montati su un inseguitore ad azionamento idraulico proprietario, che segue il movimento del sole dall’alba al tramonto per mantenerne la luce focalizzata sulle celle solari. L’impianto può così generare una potenza prossima a quella di picco durante il giorno e produrre più energia, con un migliore adattamento alla curva di richiesta dell’azienda elettrica. Gli impianti CPV di Amonix generano il 40% in più di energia per capacità nominale rispetto ai convenzionali pannelli solari a inclinazione costante in località soleggiate.
Quali sono i componenti di un impianto Amonix?
I componenti principali sono cinque sottosistemi:
• Il MegaModule® concentra l’energia solare sulle celle, consistenti di lenti di Fresnel e celle solari multigiunzione, che la convertono in energia elettrica.
• L’inseguitore idraulico fa ruotare i MegaModule® variandone l’azimut e l’elevazione per seguire il movimento del sole. Il sistema di azionamento consiste di una base, un piedritto, una testa di supporto ruotante, attuatori idraulici e tubo di torsione..
• Il circuito idraulico invia fluido in pressione agli attuatori idraulici per azionare il tubo di torsione e quindi variare l’elevazione e l’azimut del MegaModule® per inseguire il sole. Il circuito idraulico è composto da valvole, accumulatore, pompa, serbatoio e sensori di pressione.
• Il circuito di comando dell’inseguitore rileva i segnali dei sensori, calcola i movimenti necessari e applica alle valvole idrauliche i segnali necessari per fare ruotare l’impianto inseguendo il sole o portarlo in posizione di riposo quando c’è vento forte.
• Il circuito di regolazione CA/CC combina la potenza a corrente continua generata dai vari MegaModule®, la converte in potenza a corrente alternata mediante inverter disponibili in commercio e s’interfaccia con la rete elettrica.
Il MegaModule® è progettato per il funzionamento incustodito sia quando è collegato alla rete elettrica sia quando è scollegato; si muove automaticamente dalla posizione di riposo notturna all’inseguimento del sole durante il giorno, generando normalmente l’energia elettrica quando l’irradiazione normale diretta (DNI, Direct Normal Irradiance) è maggiore di 400 W/m2.
È possibile usare un impianto Amonix sul tetto?
Gli impianti Amonix sono concepiti per essere installati solo a livello del suolo.
Quanto costano gli impianti Amonix?
Il prezzo dipende dalle dimensioni e dall’ubicazione dell’impianto. Vi preghiamo di contattarci per ulteriori informazioni.
Qual è la manutenzione necessaria per un impianto Amonix?
Gli impianti Amonix hanno poche parti mobili e richiedono una manutenzione minima, eseguibile sul campo. Oltre al lavaggio intermittente delle lenti, occorre sottoporre i dispositivi idraulici a una manutenzione ordinaria.
L’impianto Amonix richiede di essere raffreddato?
Non sono necessari circuiti di raffreddamento ausiliari come ventole o acqua.
È possibile acquistare MegaModule® individuali da Amonix?
Amonix vende solo impianti integrati per assicurare prestazioni e affidabilità ottimali.
Qual è la durata di un impianto Amonix?
Una società tecnica indipendente ha certificato che gli impianti Amonix hanno una durata di 50 anni.
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04/25/2013Amonix Achieves World Record for PV Module Efficiency in Test at NREL
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02/25/2013Silicon Valley-based Solar Junction signs agreement with Amonix
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12/20/2012The Alamosa Solar Generating Project Powered by Amonix Concentrator Photovoltaic Systems Named a Top Renewable Energy Project of the YearMore Industry Recognition for CPV Technology at Utility Scale
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04/30/2013CPV Intelligence Brief 17-30 April 2013PV-Insider.com
By ksdickson Apr 30, 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricityCompanies and organisations mentioned: Amonix, National Renewable Energy Laboratory, SolarJunction, Boeing Spectrolab
CPV Intelligence Brief 17 – 30 April 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricity
California-based Amonix, a designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, has converted more than 36% of direct sunlight into electricity.
A module showcasing Amonix’s latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m2, an ambient temperature of 16°C and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m2, 20°C ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012.
The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix’s proprietary CPV technology to achieve world record performance.
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04/26/2013Amonix Achieves World Record for PV Module Efficiency in Test at NRELThe Wall Street Journal
SEAL BEACH, Calif.--April 26, 2013--
Amonix Inc., the leading designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, announced today that it has successfully converted more than 36% of direct sunlight into electricity. A module showcasing Amonix's latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m(2) , an ambient temperature of 16degC and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m(2) , 20degC ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012. The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix's proprietary CPV technology to achieve world record performance.
This result continues Amonix's long history of leading the world in solar module efficiency, having been the first to convert over 1/3(rd) of the sun's energy in May 2012, and the first to break 30% module efficiency in 2011.
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02/28/2013Amonix, Solar Junction Plot CPV Efficiency Gains, Lower CostsRenewableEnergyWorld.com
New Hampshire, USA -- The two current record-holders in concentrated solar PV (CPV) cell and module technology hope that combining efforts will boost performance, and lower costs, to finally fulfill CPV's promise of lower levelized cost of electricity (LCOE) compared with other solar technologies.
Last October Solar Junction topped 44 percent efficiency with its multijunction solar cells. Amonix set the top market for a CPV module in May 2012 at 33.5 percent, using ~40 percent efficient cells supplied by Spectrolab. Putting the two together will push the end efficiency significantly higher, they believe, which is the key to reducing total system costs over time. And that is CPV's real selling point over other solar PV technologies: despite higher upfront costs, it makes up for that with lower LCOE over the system's lifetime.
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11/28/2012Western dreams: The Alamosa Solar project, the world's largest CPV plantSolar Server
The Western United States is a big place. The sheer scale of the landscape overwhelms; in many states you can drive hundreds of kilometers in any direction, through prairies, forests, mountains and deserts, without encountering a city.
This land has always attracted ambitious individuals; after the Native Americans came trappers, prospectors for gold and silver, farmers, ranchers, those fleeing religious persecution, and more recently, hippies and entrepreneurs.
In the Western state of Colorado, on the high prairie of the San Luis Valley, facing the wall of the San Juan Mountains, is one of the most ambitious solar projects yet undertaken. Above the rabbitbrush and greasewood are a series of 15 by 21 meter arrays of lenses, rising on hundreds of metal poles like an alien orchard.
This is Cogentrix' Alamosa Solar project, the world's largest concentrating photovoltaic (CPV) project, which we bring you as Solar Server's November 2012 Solar Energy System of the Month.
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11/14/2012Report: CPV could be 30% cheaper than PV by 2016PV Tech
Improved technology and decreasing costs could boost concentrated PV (CPV) installations to 3GW worldwide within four years, according to research.
A report by IMS Research said that advances in CPV technology would drive down costs by 16% annually, prompting an increase in installations from today’s cumulative total of around 160MW to 3GW by 2016.
“With companies such as Solar Junction breaking cell efficiency records and Amonix capable of producing 34.2% efficient commercial modules, and focused on driving down system prices, acceptance of CPV as a utility-scale generation method is predicted to accelerate,” said report co-author and IMS Research Analyst Jemma Davies.
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