Impianti fotovoltaici galleggianti, efficienza energetica con nuovi standard di progettazione

Gli impianti fotovoltaici galleggianti, realizzati con una tecnologia che permette d’istallare i moduli su una struttura che galleggia sull’acqua, sono infrastrutture energetiche molto versatili e con elevata efficienza energetica.

Progettati per essere realizzati sia nella configurazione off-shore, in mare aperto, sia sulla superficie degli specchi d’acqua dei laghi, il fotovoltaico galleggiante è una soluzione innovativa molto versatile.

L’istallazione delle infrastrutture energetiche galleggianti, necessarie per la produzione di energia elettrica rinnovabile, ha molteplici effetti positivi.

Gli impianti fotovoltaici galleggianti, attraverso le istallazioni sulla superficie dei bacini idrici, permettono sia di aumentare la superficie utile per le nuove istallazioni sia di produrre energia green con efficienza energetica superiore rispetto alle istallazioni sull’entroterra.

Tuttavia, per aumentare la produzione di energia elettrica rinnovabile e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, gli impianti fotovoltaici galleggianti devono essere progettati con criteri in grado di ottimizzare sia l’istallazione sia l’efficienza energetica.

Dalla collaborazione internazionale tra la Curtin University, una delle principali Università dell’Australia e la School of Petroleum Technology, l’istituto specializzato nei percorsi didattici relativi alle tecnologie associate al settore del petrolio e gas e appartenente alla Pandit Deendayal Petroleum University in India, è stata condotta in Malesia un’attività di ricerca per aumentare le prestazioni energetiche del fotovoltaico galleggiante.

La partnership internazionale ha permesso di definire, in base alle caratteristiche geografiche dei siti che si riferiscono alle nuove istallazioni delle infrastrutture energetiche, nuovi standard di progettazione in grado di aumentare l’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici galleggianti.

La cooperazione, tra le due realtà accademiche, permette di definire nuovi orizzonti per lo sviluppo della tecnologia fotovoltaica galleggiate.

Da una collaborazione internazionale, basata sulla necessità di aumentare la produzione di energia elettrica rinnovabile e ridurre la dipendenza dalle fonti energetiche fossili, si possono unire molteplici competenze per raggiungere l’obiettivo comune della sostenibilità energetica e ambientale.

Impianti fotovoltaici galleggianti, tra efficienza energetica e innovazione

Gli impianti fotovoltaici galleggianti, realizzati con strutture che galleggiano sulla superficie dell’acqua, sono istallazioni che permettono di generare energia elettrica rinnovabile con ottimi livelli di efficienza energetica.

Uno dei maggiori vantaggi, offerti dal fotovoltaico galleggiante, è la possibilità di ottimizzare l’utilizzo di nuove superfici per realizzare impianti green.

La possibilità d’istallare i moduli fotovoltaici su strutture che galleggiano sulla superficie degli specchi d’acqua dei laghi, oppure in configurazione off-shore in mare aperto, offre la possibilità di sostenere la transizione energetica in aree geografiche con limitato spazio disponibile per le istallazioni nell’entroterra.

Il fotovoltaico galleggiante, riducendo l’utilizzo dei terreni destinati alla realizzazione degli impianti realizzati a terra, permette di ridurre l’impatto ambientale delle nuove infrastrutture energetiche.

Inoltre, le istallazioni dei pannelli fotovoltaici su strutture galleggianti, permette di valorizzare energeticamente gli specchi d’acqua e ridurre l’impatto visivo degli impianti fotovoltaici.

Gli impianti fotovoltaici galleggianti, con un rendimento energetico superiore rispetto ai pannelli solari istallati sulla terraferma, sono caratterizzati da elevati livelli di efficienza energetica.

Ciò è garantito dalla presenza dell’acqua, sotto i moduli fotovoltaici.

L’esposizione alla radiazione solare diretta e la produzione di energia elettrica, garantita dall’effetto fotovoltaico, generano un notevole incremento della temperatura dei pannelli solari e una diminuzione progressiva dell’efficienza energetica.

L’acqua, presente sotto gli impianti fotovoltaici galleggianti, permette di dissipare il calore in eccesso generato dai pannelli solari e garantisce condizioni di funzionamento caratterizzate da elevata efficienza energetica.

Le strutture galleggianti, poste sulla superficie degli specchi d’acqua e necessarie per sostenere i pannelli fotovoltaici, favoriscono la circolazione di aria sotto i pannelli favorendo lo smaltimento del calore in eccesso.

Una collaborazione per sviluppare nuovi standard di progettazione

La partnership, tra le due realtà accademiche, ha definito un nuovo modello di progettazione per ottimizzare l’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici galleggianti.

Utilizzando la fluidodinamica computazionale (CFD – Computational Fluid Dynamics), che permette la simulazione numerica dei flussi fluidi e dei fenomeni termici, è stato possibile prevedere l’andamento della temperatura delle celle fotovoltaiche, al variare delle configurazioni di progetto.

Attraverso le risorse tecnologiche offerte dall’intelligenza artificiale, caratterizzate da enormi potenzialità di calcolo, elaborazione e simulazione, è stato possibile generare modelli tridimensionali che descrivono i moti di propagazione e dissipazione del calore, durante il funzionamento delle infrastrutture fotovoltaiche galleggianti.

I modelli di simulazione, associati a un impianto fotovoltaico galleggiante già esistente, hanno permesso di verificare come variano le condizioni di funzionamento dell’infrastruttura energetica, al variare delle condizioni ambientali, dell’inclinazione e dell’altezza dei moduli fotovoltaici dalla superficie dell’acqua.

Le rappresentazioni virtuali, ottenute dal connubio tra le equazioni della fluidodinamica computazionale e la capacità di elaborazione dei dati dell’intelligenza artificiale, hanno permesso di definire la configurazione di progetto ottimale per garantire un funzionamento, degli impianti fotovoltaici galleggianti, caratterizzato da elevata efficienza energetica.

La sinergia, tra le due realtà accademiche, ha permesso di stabilire che istallando i moduli fotovoltaici con un’inclinazione di zero gradi e un’altezza di 1,5 metri rispetto alla superficie dell’acqua, è possibile realizzare impianti fotovoltaici galleggianti con caratteristiche in grado di ottimizzare l’efficienza energetica.

Oltre alle specifiche di progetto, anche le condizioni ambientali sono fondamentali per massimizzare il rendimento energetico.

Le celle fotovoltaiche che formano i pannelli solari, quando la temperatura dell’acqua raggiunge un valore di cinque gradi inferiore a quella del vento, operano con una temperatura di esercizio di 4,33 °C inferiore rispetto alle condizioni normali.

Ciò permette di aumentare l’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici galleggianti, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e ottimizzando l’utilizzo delle risorse energetiche rinnovabili.

Tra innovazione e prospettive

Gli impianti fotovoltaici galleggianti, progettati per essere istallati sulla superficie idrica dei laghi o in configurazione off-shore in mare aperto, sono una soluzione innovativa e molto efficiente nel panorama dell'energia rinnovabile.

La capacità di sfruttare le risorse idriche esistenti, combinata con la collaborazione internazionale tra istituti accademici di fama internazionale come la Curtin University e la School of Petroleum Technology, ha portato a nuovi standard di progettazione e ottimizzazione.

Attraverso l'applicazione della fluidodinamica computazionale e dell'intelligenza artificiale, è stato possibile analizzare e ottimizzare le prestazioni degli impianti, garantendo un aumento rilevante dell'efficienza energetica e una riduzione della dipendenza dai combustibili fossili.

Questi sforzi collettivi rappresentano un passo importante verso la sostenibilità energetica e ambientale, fornendo una base solida per un futuro più verde ed efficiente.