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Fotovoltaico. Scheda informativa Stampa E-mail
Tecnologie
di Martina Glover   
 

Catturare l'energia del Sole

 

Il processo di conversione fotovoltaica si basa sulla proprietà di alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati, come il silicio, di generare energia elettrica quando vengono esposti alla radiazione solare.

 

La conversione della radiazione solare in energia elettrica avviene nella cella fotovoltaica (un sandwich costituito da due lamine di materiale semiconduttore). L'insieme di un numero adeguato di celle collegate elettricamente in serie forma un modulo fotovoltaico, che è il componente base commercialmente disponibile. Più moduli, connessi elettricamente fra loro ed installati nella loro sede di funzionamento, compongono un campo fotovoltaico.

cella fotovoltaica

 

Un impianto fotovoltaico è costituito da uno o più campi fotovoltaici, dai convertitori di corrente continua in corrente alternata (inverter) e dai componenti di protezione e controllo.

 

schema impianto fotovoltaico

 

Dal punto di vista della generazione elettrica, le prestazioni di un impianto dipendono da numerosi fattori, oltre a quello fondamentale della qualità dell’irraggiamento solare. Grazie alla continua evoluzione tecnologica, per esempio, il rendimento elettrico delle singole celle in laboratorio è passato in pochi anni dal circa 20% a oltre il 40%, a seconda della tipologia di cella e dei materiali utilizzati. Nel complesso, però, l’efficienza totaledegli impianti migliori non supera il 15%.

Fra le diverse tecnologie solari,
quella fotovoltaica è la più innovativa e anche quella considerata più promettente, a medio e lungo termine, in virtù delle sue caratteristiche di modularità, semplicità, affidabilità, ridotte esigenze di manutenzione e progresso tecnologico prevedibile, in particolare sul fronte della riduzione dei costi.

Allo stato attuale della tecnologia, infatti,
il limite principale allo sviluppo del fotovoltaico è proprio il costo elevato.

Per incidere su questo aspetto si seguono
varie direzioni di ricerca, principalmente mirate ad utilizzare meno materiale semiconduttore per singola cella, a trovare materiali alternativi meno costosi e dalle prestazioni più elevate, ad aumentare l’efficienza complessiva del sistema.

Il materiale largamente prevalente per la realizzazione delle celle fotovoltaiche è oggi il silicio cristallino, molto costoso anche in relazione all’elevato grado di purezza necessaria, che entra in competizione con il silicio utilizzato dall’industria elettronica (in realtà la maggior parte del silicio utilizzato per il fotovoltaico proviene proprio dallo scarto di quest’ultima)

Per ridurre la quantità di materiale utilizzato sono state sviluppate diverse tecnologie (film sottile, silicio amorfo, silicio a basso grado di purezza), mentre altre, ancora in fase di sviluppo, puntano a utilizzare prodotti semiconduttori meno costosi (nano-composti, polimeri, nuovi materiali, tra cui anche alcuni organici).

In effetti l’evoluzione della filiera viene sovvenzionata in vari modi proprio con l’obiettivo di arrivare a prodotti più competitivi ed efficienti. I risultati non sono mancati, poiché
i costi sono scesi dai circa 15.000 euro/kW di picco degli anni ’80 agli attuali 3.200-3.700 euro/kW per i piccoli impianti da 3kW (in media: i costi variano da 4.000 a 7.000 euro/kW secondo il tipo di installazione, la taglia dell’impianto, le condizioni locali di mercato). Gli analisti indicano peraltro un declino rapido dei costi nei prossimi anni, fino a 2.000 euro/kWp entro il 2015.

Nel più lungo termine c’è consenso sul fatto che i costi vengano notevolmente ridotti grazie a nuove tipologie di celle ad alta efficienza e basso costo e ad un allungamento della vita media degli impianti (attualmente circa 25 anni).

Con una crescita della capacità media del 42% annuo nel corso degli ultimi 10 anni, la capacità di generazione di energia solare è cresciuta del 73% (16.700 MW) nel solo anno 2010, raggiungendo oggi i circa
40.000 MW installati in tutto il mondo (sufficienti ad alimentare 14 milioni di case europee), più del doppio rispetto ai 14.730 MW fotovoltaici del 2008, quando,  con 5.559 nuovi MW di potenza installata, si è registrato il record storico di incremento percentuale tra tutte le fonti di energia degli ultimi decenni (+ 66% rispetto alla potenza totale 2007).


Fonte: Energy Policy Institute

All'Italia nel 2011 è spettato il primato del numero di impianti fotovoltaici entrati in esercizio nel mondo, ben 9.37 GW di potenza (il 45% del totale a livello europea, quasi il 34% nel mondo).

Sia nel nostro Paese che in altre parti del mondo, questa fase di rapida espansione commerciale del settore fotovoltaico è stata trainata soprattutto dagli incentivi con cui i vari Governi dei Paesi occidentali hanno sostenuto i propri programmi di riduzione delle emissioni di CO2. È infatti solo grazie a tali incentivi, che garantiscono la remunerazione degli investimenti per un congruo numero di anni, che la tecnologia ha potuto essere competitiva con le opzioni più tradizionali (in presenza anche degli alti costi degli idrocarburi fino nel 2008). In alcuni Paesi la risposta agli incentivi è stata così elevata che i meccanismi sono già rivisti al ribasso.

Resta comunque il fatto che
il fotovoltaico è una delle fonti rinnovabili da cui sono attesi i maggiori risultati nel lungo termine.

Secondo l’
Energy Technology Perspectives 2010 dell’IEA, la potenza fotovoltaica installata nel mondo potrebbe salire a circa 3 milioni di MW nel 2050 secondo lo scenario più spinto delineato.

 

I commenti dei visitatori

Gianluca:
ARTICOLO MENZOGNERO.
Come tu...

Ass. Intercomunale Lucania:
Il solare termodinamico, molto spes...
Valter:
Entro il 2020, come è riportato ne...
 


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