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O sole mio

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di Patrizia Marani

Negli ultimi anni la produzione d'energia solare è cresciuta tumultuosamente grazie all'affinamento continuo delle tecnologie fotovoltaiche e all'abbattimento dei costi di produzione. Mentre imprenditoria unicamente votata al dio danaro e classi politiche retrive continuano a puntare su tecnologie vecchie come il petrolio, o nuove, ma distruttive per l'ambiente e la salute umana come il gas di scisto, tante famiglie e piccoli produttori di fotovoltaico stanno realizzando la rivoluzione energetica che può salvare il pianeta. La svolta può avvenire grazie alle scelte fatte da ciascuno di noi. E sta avvenendo.

Il BP Statistical Review del 2012 evidenzia una crescita esponenziale dell'energia solare dal 2001 al 2011: negli ultimi 5 anni la capacità di generazione elettrica del solare è cresciuta di 10 volte e del 73,3% nel solo 2011. Di questo passo, se dovesse confermarsi il raddoppio annuale di produzione, per la fine del decennio, il fotovoltaico potrebbe produrre il 10% dell'energia mondiale e già nel 2027 potrebbe coprire l'intero attuale fabbisogno di energia. Ma questo obiettivo è davvero auspicabile, oltre che realizzabile? E' vero, come tuonano i suoi detrattori, che anche il fotovoltaico ha un impatto ambientale devastante?

Affinché la luce del sole possa alimentare un motore vorace come quello della civiltà occidentale e la crescita incontenibile dei paesi "che vogliono condurre una vita da primo mondo", deve, infatti, vincere alcune sfide tecnologiche cruciali.

o sole mio Living Off Grid small

LA SFIDA DEI COSTI

Il pannello fotovoltaico consiste in una serie di moduli formati da celle solari atte a captare la luce del sole e, generando un movimento di elettroni, trasformarne l'energia in elettricità utile. Fabbricare una cella solare in silicio capace di catturare energia dal sole e convertirla in elettricità è ancora un processo complesso e costoso. Il silicio, malgrado sia il secondo elemento per abbondanza della crosta terrestre dopo l'ossigeno - rappresenta circa il 28% della composizione della terra – è un semimetallo assai caro perché la domanda mondiale si mantiene mediamente elevata, in quanto componente principale di prodotti di largo consumo come il vetro, la ceramica, il silicone, i semiconduttori e i microprocessori dei computer.

Gli avanzamenti tecnologici sono, in parte, riusciti ad abbattere l'elevato prezzo iniziale delle celle e, in un numero crescente di regioni della terra, il costo dell'elettricità da fotovoltaico è già competitivo con quello delle fonti convenzionali.

A fine 2012 nel mondo sono stati superati i 100 GW di potenza fotovoltaica installata, con una produzione di energia elettrica pari al consumo energetico di 80 milioni di europei.

A guidare la crescita del solare sono, in particolare, due stati europei, la Germania (24.8 GW) e l'Italia (12.8 GW), rispettivamente al primo e al secondo posto al mondo per potenza installata totale.

FOTOVOLTAICO SUL TETTO

Per quanto riguarda l'acquisto per il tetto della propria abitazione, in passato l'installazione di O sole mio  joncallas smallun pannello fotovoltaico significava dover anticipare i costi energetici di una decina d'anni con lo spauracchio di non riuscire ad ammortizzarli nel corso della vita del pannello. Rispetto al 2008, i costi di una cella sono diminuiti del 60% e, conseguentemente, il prezzo di un pannello medio si è più che dimezzato. I pannelli più efficienti recuperano l'energia necessaria a produrli in un periodo che va dagli 1 ai 4 anni con una vita media per pannello che supera i 25 anni.

Essendo il fotovoltaico per natura una tecnologia capace di far fronte alla domanda di elettricità diurna e dei momenti di maggiore consumo, quando le persone sono produttive, il confronto per stabilirne la convenienza va fatto con il costo attuale dell'energia nei momenti di picco del consumo. Nei paesi ad alta insolazione, l'elettricità solare è già competitiva con quella convenzionale e molto meno cara dell'energia da fissione nucleare.

Si prevede che il fotovoltaico supererà in convenienza l'energia ricavata dai combustibili fossili al più tardi nel 2020, divenendo vieppiù competitivo nel decennio successivo e promuovendo un'adozione generalizzata dell'energia solare.

LA SFIDA DELL'EFFICIENZA DI CONVERSIONE

Dopo diversi lustri di tenace ricerca, le celle solari a base di silice che compongono il pannello fotovoltaico sono ancora ben lontane dall'efficienza di una foglia, con la loro attuale capacità di convertire in elettricità non più del 10-20 per cento della luce del sole captata. L'aumento dell'efficienza di conversione rimane il fattore critico. Sono allo studio celle che raggiungono il 40 per cento, ma sono ancora sperimentali e non sono di silicio, il cui limite tecnico insuperabile è del 30%.

LA SFIDA DELL'INTERMITTENZA

energia eolica 2Per superare il problema dell'intermittenza tipica della luce del sole vi è il problema d'immagazzinamento dell'energia solare con batterie più efficienti. L'intermittenza, un problema dell'energia solare del pari a quella eolica, può essere superata in parte integrando le due tecnologie che risultano complementari. Infatti, l'energia solare è, generalmente, disponibile nelle ore di punta di consumo di elettricità. Durante l'inverno o nelle giornate di cielo coperto, quando lo è meno, può essere ottimamente sostituita dall'energia del vento.

Sul mercato esiste un'alternativa più economica e facile da installare alle celle solari in silicio che è sotto i riflettori della ricerca mondiale. Si tratta delle celle solari a film sottili che rappresentano circa il 20% del mercato del fotovoltaico. E' in atto una corsa alla scoperta del materiale che possa superare i limiti della tecnologia.

Formate da una sottile pellicola di composti metallici, le celle a film sottili sono attualmente, per la maggior parte, di telloruro di cadmio o rame indio gallio diselenide. Caratterizzate da uno spettro di assorbimento ottico molto simile allo spettro solare, che permette l'uso di strati attivi sottilissimi (1-2 micromillimetri), queste celle, sebbene posseggano attualmente un'efficienza di conversione inferiore – le tipologie più avanzate in commercio raggiungono il 10-12% -, sono caratterizzate da un'installazione estremamente flessibile.

Le ampiezze delle superfici dedicate, inoltre, possono compensare la minore capacità di cattura dell'energia solare, mentre l'efficienza delle celle a film sottile sta incrementandosi e, in recenti test, ha raggiunto il 19,9 per cento, sebbene tali celle siano ancora lontane da una commercializzazione di massa. L'incentivo della corsa risiede nell'economicità delle celle solari a film sottile, che sono prodotte con una quantità almeno 100 volte inferiore di materiale rispetto a quella usata per i moduli cristallini, con una diminuzione proporzionale dei costi.

L'abbondante energia catturabile nelle ore di maggior intensità solare può essere immagazzinata in batterie che sappiamo però essere un punto debole del solare in quanto richiedono una regolare sostituzione.


IMPATTO AMBIENTALE

CONSUMO DI TERRITORIO  Metalliche distese di pannelli fotovoltaici a vista d'occhio. Consumo di superficie terrestre o sole mio Crediti e pants smallsottratta alle abitazioni, all'agricoltura, ai parchi. E' questo il futuro che attende un mondo alimentato dalla luce del sole?
Se anche i pannelli fossero posti orizzontalmente, con l'attuale efficienza di conversione (destinata ad aumentare), coprirebbero solo lo 0,6 del territorio europeo per soddisfare la domanda di elettricità totale. Al contrario però, il 90% dell'estensione del fotovoltaico è collocata sui tetti e non presenta un andamento orizzontale.


ALTERAZIONE DELLA RIFLETTIVITA' TERRESTRE Le immense distese di pannelli che assorbono luce solare ridurranno la riflettività della Terra, alterando l'equilibrio di radiazione solare e, in ultima analisi la stabilità climatica? Studi recenti hanno evidenziato che i benefici climatici che verrebbero dalla sostituzione dei fossili con il fotovoltaico supererebbero di gran lunga i possibili effetti sfavorevoli generati dalle modificazioni della riflettività.


COSTI PRIVATI  Ma i cittadini saranno in grado di sopportare i costi di un fotovoltaico generalizzato? Se si confrontano i 120 miliardi spesi ogni anno per il mantenimento dell'automobile, l'investimento di 300 miliardi, agli attuali prezzi ancora elevati, in un'attrezzatura che funzionerà senza spese di combustibile e con costi minimi di manutenzione per più di 25 anni pare un sacrificio assai sopportabile.

SMALTIMENTO La tecnologia del fotovoltaico con celle in silicio, tenuto conto dell'intero ciclo di vita, dalla produzione dei moduli alla loro fine, comporterebbe benefici significativi in termini di emissioni evitate di gas serra, metalli pesanti e particolato, rispetto ai combustibili fossili. Inoltre, poiché i tempi di operatività sono oggi superiori ai 25 anni, i pannelli sono divenuti produttori netti di energia, anche tenendo conto di quella usata per produrli. Quando la loro efficienza migliorerà ancora, il fotovoltaico potrà fornire l'energia necessaria ad alimentare la produzione stessa dei pannelli.

Per quanto riguarda le celle a film sottili, c'è il pericolo che il cadmio, estremamente tossico, sia rilasciato nell'ambiente durante il ciclo di vita del modulo fotovoltaico, in particolare a fine vita. La produzione di questa tecnologia è quella che richiede la minor quantità di energia fra tutte le tecnologie sia al silicio che a film sottili. La sostituzione degli impianti prodotti con l'energia ricavata dai combustibili fossili - la cui combustione rilascia, fra l'altro, cadmio -, con l'elettricità da cadmio porterebbe a minori emissioni di tutti gli inquinanti, cadmio incluso. In particolare il rilascio di cadmio sembra essere trascurabile persino in caso d'incendio, grazie alla robustezza dei moduli fotovoltaici, che sono perfettamente sigillati.

I moduli fotovoltaici al silicio non contengono elementi inquinanti che creino problemi di smaltimento. I materiali che costituiscono le celle sono, appunto, silicio, vetro(protezione frontale), fogli di materiale plastico (protezione posteriore) e alluminio (per la cornice). Il pannello fotovoltaico è sottoposto alla legge che regola lo smaltimento degli elettrodomestici, una nuova direttiva europea che include i pannelli fotovoltaici a fine vita come Rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (Raee). 
Per rimuovere e smaltire i pannelli fotovoltaici dobbiamo, quindi, rivolgerci alla ditta che li ha installati anni prima.
In alternativa, possiamo rivolgerci a un Consorzio che si occupa dello smaltimento dei pannelli: la PV Cycle. Il Consorzio provvederà non solo a smaltire, ma anche a recuperare le materie prime dei pannelli esausti.

Se, invece, i moduli fotovoltaici sono in Telloruro di cadmio, si tratta di materiale tossico ed è, in ogni modo, lo stesso produttore ad assicurare lo smaltimento a fine ciclo con un minimo di spesa da parte dell'utilizzatore.

Leggi e normative:
http://www.fotovoltaicosulweb.it/guida/leggi-e-normative/

FONTI
http://fotovoltaico-impianti.blogspot.it/2010/03/smaltimento-moduli-fotovoltaici.html
SMALTIMENTO, L'ASSOCIAZIONE INTERNAZIONALE CHE SE NE OCCUPA
COBAT, SMALTIMENTO APPARECCHI ELETTRICI IN ITALIA
PER SAPERNE DI PIU' INDUSTRIE FOTOVOLTAICHE ITALIANE, IFI:

BIBLIOGRAFIA

"Energia per un mondo sostenibile, dall'Età del Petrolio a un futuro alimentato dal Sole" di Nicola Armaroli - Molecolar Photoscience Group -  e Vincenzo Balzani, Dipartimento di Chimica, Università di Bologna

The Revenge of Gaia, James Lovelock

Crediti fotografici Creative Commons License

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Foto 1 di Living Off Grid

Foto 2 di Joncallas

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