I ricercatori dell’Università Politecnica di Hong Kong hanno creato una balaustra fotovoltaica da installare sui bordi dei tetti degli edifici.
“Il sistema integra moduli fotovoltaici bifacciali verticali direttamente sulle balaustre dei tetti”, ha dichiarato Lin Lu, autore corrispondente della ricerca, a pv magazine. “Una caratteristica fondamentale è la superficie riflettente opzionale che amplifica l’irraggiamento riflesso. L’orientamento verticale riduce l’ombreggiamento reciproco tra i moduli e ottimizza l’utilizzo dello spazio, mentre la posizione sul bordo del tetto garantisce un ingombro minimo rispetto alle strutture circostanti”.
Nello studio “Vertical bifacial solar photovoltaic balustrades for low-carbon buildings: A numerical analysis of energy performance,”, pubblicato su Renewable Energy, il sistema è descritto come promettente per un’installazione scalabile in ambienti urbani, in particolare con l’aumento dei “tetti freddi” ad alto albedo e delle tecnologie di raffreddamento radiativo.
L’allestimento sperimentale consisteva in una serie di moduli fotovoltaici bifacciali verticali con orientamenti e fattori di bifaccialità variabili. Si è utilizzato moduli basati sulla tecnologia delle celle a contatto posteriore passivato (PERC), eterogiunzione (HJT) e contatto passivato con ossido a tunnel (TOPCon).
Utilizzando un approccio multifisico, il gruppo ha modellato l’accoppiamento delle dinamiche ottiche, termiche ed elettriche per simulare le prestazioni reali in condizioni variabili.
“La nostra analisi numerica ha rivelato diversi risultati chiave”, ha spiegato Lu. “In primo luogo, l’albedo del tetto e l’orientamento dei moduli sono stati fattori determinanti per le prestazioni. Un albedo elevato combinato con superfici riflettenti ha aumentato il guadagno bifacciale fino a 2,04 per i moduli HJT, superando notevolmente la tecnologia PERC. Questo guadagno supera i valori tipici riportati in letteratura grazie alla capacità del sistema di sfruttare l’irraggiamento riflesso dal tetto su un lato.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che il sistema dimostra insensibilità alla direzione. “Gli orientamenti verso nord hanno massimizzato il guadagno bifacciale, mentre gli orientamenti est/ovest hanno massimizzato la potenza erogata, rendendolo adattabile a tutte le latitudini”, ha sottolineato Lu. “Questo significativo vantaggio in termini di prestazioni e adattabilità all’orientamento indicano un potenziale di installazione superiore rispetto ai sistemi monofacciali”.
“Rispetto alla tecnologia PERC, le tecnologie TOPCon e HJT mostrano un aumento della potenza erogata rispettivamente dell’8% e del 17% circa. Inoltre, il guadagno bifacciale aumenta del 15% e del 30% per TOPCon e HJT”, si legge nell’articolo.
Guardando al futuro, il gruppo intende utilizzare rivestimenti progettati spettralmente in grado di deviare i fotoni solari per consentire il miglioramento simultaneo dell’albedo e la conversione dello spettro. “Questi rivestimenti rappresentano un approccio promettente per amplificare ulteriormente l’irraggiamento riflesso dal tetto per i sistemi fotovoltaici bifacciali, non solo aumentando la riflettività della superficie, ma anche ottimizzando la corrispondenza spettrale tra la luce riflessa e la reattività delle celle fotovoltaiche”, ha affermato Lu.
“La nostra prossima fase darà priorità all’applicazione dei rivestimenti spettralmente ingegnerizzati di nuova concezione ai tetti, migliorando le prestazioni delle balaustre fotovoltaiche bifacciali e accelerando l’implementazione pratica attraverso progetti dimostrativi a Hong Kong”, ha concluso.
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