Italia: pizza, pasta e…pannelli solari

Una fotografia dello stato dei pannelli solari in Italia

Cresce il ricorso al fotovoltaico nel nostro Paese. Ci troviamo in un periodo storico in cui è importante più che mai limitare la produzione di energia derivante da fonti fossili. Dal 4 novembre 2016 è entrato in vigore l’accordo di Parigi sul clima, primo accordo universale e giuridicamente vincolante sui cambiamenti climatici, firmato da 190 paesi. Questo stabilisce un piano globale per tamponare l’effetto dei cambiamenti climatici limitando il riscaldamento globale al di sotto dei 2ºC e limitarlo a 1,5ºC. Rispettarlo richiederà un massiccio spostamento dei consumi energetici verso l’energia elettrica proveniente preferibilmente da fonti rinnovabili.

Nel 2019 secondo Terna, società che si occupa della trasmissione dell’energia elettrica a livello nazionale, la produzione totale lorda di energia elettrica in Italia è stata pari al 283,8TWh di cu solo poco meno del 30% proveniente da fonti rinnovabili. Se però consideriamo che nel 2010 la percentuale di energia proveniente da fonti rinnovabili era intorno al 20%, le cose sembrano quasi confortanti… se non fosse per un piccolo irrilevante dettaglio.

Gli effetti dei cambiamenti climatici sono già in atto, di fatto non abbiamo più molto tempo per cambiare le cose. In 30 anni dobbiamo aumentare la produzione di energia elettrica e allo stesso tempo cambiare il modo di produrla, riducendo il più possibile l’impiego di combustibili fossili. Vi sconvolgerò oltremodo, sussurrandovi un segreto che la maggior parte delle centrali va ancora a carbone, una delle fonti energetiche più inquinanti in assoluto sia per il processo di estrazione che per la combustione. Attualmente i combustibili fossili sono responsabili del 67% della produzione mondiale di energia elettrica. Secondo i dati raccolti dalla IEA, International Energy Agency nel 2017, nel nostro paese solo al 58,5% (2019), ma ci sono paesi nel mondo che che stanno facendo decisamente meglio.

Lo sviluppo di energia solare made in Italy

Tuttavia ci siamo distinti in positivo per la produzione da fotovoltaico, certamente aiutati dal fatto che la materia prima non manca nel nostro Paese! Secondo un vecchio stereotipo, l’italiano si distingue per pizza, pasta e mandolino… ma oggi chi suona più il mandolino?! Piuttosto lanciamone uno nuovo: pizza, pasta e fotovoltaico! La potenza del fotovoltaico in Italia è cresciuta significativamente ogni anno per tutto il decennio scorso: dal 2008 al 2018 si è passati da 34.800 Mw a 832.000Mw, fenomeno sostenuto anche dai vantaggiosi incentivi statali. L’intenzione è di continuare in tal senso; si stima che dovrebbe più che triplicare l’installazione di pannelli solari in Italia lungo l’intero territorio sulla base degli scenari del Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) approvati a gennaio 2020 dal governo italiano.

Come “funziona” l’energia solare?

Sfrutta il sole per ricavare energia elettrica ma vi faro’ una piccola e spero semplice panoramica. Quasi tutte le modalità di produzione energetica sfruttano lo stesso identico meccanismo: un fluido (vapore, vento, acqua) fa girare le pale ad un alternatore che genera corrente… Oh, meglio spiegato così che con le leggi di Maxwell, fidatevi! Il fotovoltaico invece è avanti, se ne frega della conversione tipo: energia termica trasformata in meccanica ed infine elettrica. Col fotovoltaico si sfrutta un fenomeno chiamato effetto fotovoltaico, l’energia cinetica contenuta nei fotoni diventa energia elettrica. Impattando con la cella, i fotoni cedono energia agli elettroni del silicio di cui è composta la cella, i quali si mettono in moto generando corrente.

Come detto, la trasformazione avviene in celle di silicio che subiscono una particolare lavorazione. Esistono 3 tipi di celle.

  1. Le monocristalline sono le più efficaci in assoluto, oltre che le più costose, con un rendimento tra il 12 e il 23%. Per rendimento si intende la percentuale di energia solare impattante sulla cella che viene convertita in energia elettrica, sebbene le prestazioni calino quando la superficie della cella raggiunge alte temperature.
  2. Le policristalline ricavate da un processo più semplice ed economico, costituiscono una buona alternativa nei casi in cui ci aspettiamo che la temperatura superficiale superi determinati valori, sebbene in valore assoluto siano meno efficaci.
  3. Le celle in silicio amorfo o a film sottile sono le meno efficaci dal punto di vista del rendimento ma estremamente interessanti, in quanto occupano spazi ridotti, quindi risultano utili nel caso in cui vanno installati sul cofano di un’auto o sulle pareti verticali di un edificio.

Occorre sfruttare al meglio gli spazi considerando che se l’intera quota di energia elettrica ricavata dal fotovoltaico di 100 TWh, prevista dal Piano Integrato Energia e Clima italiano, dovesse essere generata da impianti solari fotovoltaici a terra, servirebbe un’area complessiva di poco più di 1000 Km2. Quest’area corrisponde al 5% del territorio nazionale.

Nei meandri della comunità scientifica si vocifera di una nuova mistica generazione di celle fotovoltaiche in arrivo entro il 2030. Sono definite “Tandem” ottenute integrando due celle fotovoltaiche in materiali diversi Silicio e Perovskite, in modo da catturare diverse porzioni dello spettro solare e superare il limite intrinseco di efficienza del silicio. Rendiamoci conto che si tratterebbe di un passo avanti incredibile in quanto sarebbe previsto un rendimento del 30%.

Ma oltre a questo prodigio tecnologico, abbiamo la natura che ci offre un ottimo consiglio per migliorare la resa dei panelli. I girasoli sfruttano l’energia solare da sempre, e lo fanno inseguendo il sole guardandolo con gli occhi di un’innamorata. Infatti secondo il mito greco, la Ninfa Clizia innamorata del dio Apollo non toglieva mai gli occhi dal carro solare. Per 9 giorni ammirò il volo del sole fino a trasformarsi nel primo girasole. Analogamente la scienza si inspira alla natura e, grazie ai sistemi a inseguimento solare, punta a migliorare ulteriormente il rendimento.

 

 

Bibliografia

Come l’energia solare può alimentare l’Italia senza consumare più suolo: da Nature Italy Massimo Mazzer, David Moser

Appunti corso di gestione razionale dell’energia Ingegneria elettrica Unina

Statistiche Terna SPA (scelto come anno di riferimento il 2019 perché non c’è stata l’influenza della pandemia quindi la produzione industriale in quel periodo è stata al pieno ritmo)