Il fotovoltaico una tecnologia dirompente

Il fotovoltaico è oggi considerato una «tecnologia dirompente» perché sta cambiando in modo radicale il modo di produrre e distribuire elettricità e, di conseguenza, il modo di vivere sia nei Paesi sviluppati sia in quelli poveri.

Nel settore del fotovoltaico c’è un’intensa attività di ricerca e sviluppo. In laboratorio, con materiali e tecniche speciali (celle tandem) si sono già ottenute efficienze superiori al 40%, mentre il prezzo dei moduli commerciali continua da decenni a diminuire in modo molto rapido.

Oggi un modulo con efficienza del 18–20% co- sta la metà rispetto a un modulo meno efficiente di 3 – 4 anni fa. In certi Paesi africani e sudamericani, nelle gare d’appalto per le nuove centrali elettriche il fotovoltaico è offerto a 2,9 centesimi di dollaro per kWh, la metà del prezzo offerto per il carbone.

In futuro le celle fotovoltaiche saranno sempre più sottili e, sfruttando nuovi materiali e tecnologie simili a quelle oggi usate per la stampa, sarà possibile realizzare su scala industriale pannelli flessibili da installare sulle pareti degli edifici e anche sulle automobili. Ulteriori ricerche potrebbero portare a materiali per celle solari spalmabili come vernici.

Nel 2015 la Hanergy, azienda cinese produttrice di fotovoltaico a lm sottile, ha presentato al salone dell’auto di Pechino la «Hanergy Solar R», una vettura che, secondo i produttori, potrà percorrere 20 000 km l’anno alimentata da pannelli ultrasottili e ultraleggeri di arseniuro di gallio a doppia giunzione (efficienza: 31,6%) posti sul tetto e sul cofano.

La crescita del fotovoltaico trascina la crescita dei sistemi di accumulo. Per i pannelli neppure i più ottimisti avevano previsto un crollo dei prezzi come quello che si è verificato e che tuttora continua. La stessa cosa sta accadendo per le batterie, in particolare per le più di use, quelle al litio.

Nel 2009 la Deutsche Bank aveva previsto che il costo delle batterie al litio sarebbe diminuito da 650 a 325 dollari per kWh nel 2020; invece già alla ne del 2015 il costo era sceso a 300 dollari e ora si prevede che nel 2020 sarà di 170 dollari.

Un’auto elettrica che percorre 6 km per ogni kWh di elettricità immagazzinata richiede una batteria da 50 kWh per avere un’autonomia di 300 km. Nel 2020 una batteria del genere costerà circa 8000 dollari e questo renderà competitivo il prezzo delle auto elettriche rispetto a quelle a benzina, anche grazie al minor costo di gestione e manutenzione. L’uso di batterie per accumulare elettricità diventerà competitivo anche per usi domestici e di altro tipo.

Nei Paesi sviluppati la sinergia di sviluppo fra fotovoltaico, accumulatori, sensoristica e informatica causerà una rivoluzione nel settore dei trasporti: le auto alimentate da combustibili fossili sono destinate a lasciare il passo alle auto elettriche a guida auto- noma, cioè prive di conducente.

Il fotovoltaico è la tecnologia più efficiente per convertire la luce del sole in energia pronta per gli usi finali. Basti pensare che la fotosintesi naturale, che converte l’energia solare in energia chimica, ha normalmente un’efficienza dello 0,1–0,2%, cioè 100–200 volte inferiore a quella del fotovoltaico. La grande efficienza del fotovoltaico fa dire a molti esperti che non c’è bisogno di aspettare sviluppi miracolosi nel campo delle energie rinnovabili: il miracolo c’è già ed è, appunto, il fotovoltaico al silicio.

Lo sfruttamento dell’energia solare non pone problemi tecnici, sociali e ambientali, come invece accade per i combustibili fossili. In Ruanda, per esempio, in meno di un anno si è costruito un im- pianto fotovoltaico da 8,5 MW che genera energia per 15 000 case e ha creato 350 posti di lavoro.

Al forte sviluppo del fotovoltaico contribuisco- no anche i piccoli impianti domestici, che sono sempre più facili da installare. Si stanno anche sviluppando sistemi plug-and-play che permetteranno all’utente di comprare in negozio l’impianto e montarlo poi a casa in poco più di un’ora.

La capacità globale installata di fotovoltaico nel 2016 è aumentata del 31% rispetto al 2015 e si prevede che raggiungerà i 750 GW nel 2020 e i 4500 GW nel 2050. Naturalmente è auspicabile che questo sviluppo avvenga secondo i principi dell’economia circolare (capitolo 10).

Si prevede che nel 2050 sarà necessario smaltire oltre 60 milioni di tonnellate di vecchi pannelli, secondo precise norme di riciclo/riuso che l’Unione Europea ha già predisposto. Dal riciclo si ricava- no materiali la cui produzione richiederebbe altri- menti molta energia, come l’alluminio, il rame e il vetro. Non è ancora chiaro se converrà riutilizzare anche il silicio al posto di quello vergine, visto che occorrerebbe comunque raffinarlo, con forte consumo di energia.

Le molecole di clorofilla delle foglie, che fanno la fotosintesi naturale, si auto-rimpiazzano quando sono degradate; in modo simile, i pannelli

fotovoltaici producono energia che può poi essere usata per la loro rigenerazione. Così anche nella stereosfera, cioè nella materia allo stato solido, si ha una sorta di «metabolismo»: sia la biosfera sia la stereosfera usano la luce solare come fonte di energia per far funzionare un ciclo che trae dall’ambiente i necessari nutrienti (CO2 per la biosfera e SiO2 per la stereosfera).