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Il
sole inonda la Terra di gran luce e calore.
Insostenibili, a volte, per i nostri occhi e per il nostro
sistema di regolazione della temperatura corporea. La sua potenza
energetica è enorme: senza protezione potrebbe accecarci o
toglierci le forze vitali.
L'energia prodotta ogni anno da questa stella ammonta a circa 400
milioni di TeraWattora (TWh). Un quantitativo trentamila volte
superiore all’energia consumata mediamente sul nostro pianeta
in
un anno (circa 15000 TWh nel 2004). Eppure, se si esclude la
leggendaria storia di Archimede che, oltre duemila anni fa,
inventò gli “specchi ustori” per
combattere la
flotta nemica, è solo da poco tempo che alla grande stella
si
guarda come fonte di energia sfruttabile per produrre, secondo le
necessità, calore o elettricità. Il sole
è una
sorgente naturale ed inesauribile (almeno nella scala di qualche
milione di anni). Insieme al vento, all’acqua e al calore del
sottosuolo è una delle “energie
rinnovabili”
più conosciute, cui sembra legarsi con sempre maggior
urgenza il
nostro prossimo destino di società sviluppate e
industrializzate. L’esigenza di utilizzare queste fonti
energetiche nasce, soprattutto, da una nuova sensibilità per
le
tematiche ambientali e dal progressivo esaurimento delle fonti
energetiche considerate “tradizionali” tra le quali
rivestono un ruolo fondamentale i combustibili fossili. Ad oggi,
infatti, secondo quanto si legge nel Rapporto Energia ed Ambiente 2006
dell’Enea, l’80 per cento dell’energia
utilizzata nel
mondo viene generata da petrolio, carbone e gas naturale. Oltre alla
caratteristica “esauribilità” di tali
fonti, esiste
un problema di impatto ambientale, dovuto al loro massiccio
sfruttamento. L’anidride carbonica, generata dalla
combustione di
idrocarburi, è uno dei gas coinvolti nella creazione del
cosiddetto “effetto serra”, considerato tra le
cause
principali del riscaldamento globale e dei conseguenti cambiamenti
climatici sul nostro pianeta. Un fenomeno che ha
portatoall’approvazione nel 2005 del Protocollo di Kyoto, che
impone una drastica riduzione a livello mondiale (nell’ordine
del
5% entro il 2012) delle emissioni dannose per l’ambiente.
È idea diffusa che questo obiettivo possa essere raggiunto
solo
incrementando l’utilizzo delle fonti rinnovabili.
Come sfruttare l’energia del sole
Le tecnologie che sono attualmente disponibili per sfruttare
l’energia prodotta dal sole sono molteplici. Le
più
utilizzate sono sicuramente i collettori solari per la produzione di
energia termica ed i pannelli fotovoltaici per la produzione di energia
elettrica. I pannelli fotovoltaici sono composti da unità
elementari, chiamate “celle fotovoltaiche”. La
conversione
da energia solare in energia elettrica è resa possibile
grazie
al cosiddetto effetto fotovoltaico, che si manifesta quando i materiali
semiconduttori, come il silicio, opportunamente drogati, assorbono
parte della radiazione elettromagnetica e la convertono in corrente
elettrica.
Campo
fotovoltaico
Verso una maggiore sostenibilità nella produzione
di
energia elettrica
Gli impianti fotovoltaici possono essere classificati secondo diversi
criteri. Il primo riguarda la tipologia di pannelli impiegati per
captare i raggi solari, in questo caso si parlerà di
pannelli
fotovoltaici piani e pannelli fotovoltaici a concentrazione.
Un’altra distinzione si basa sul tipo materiale
semiconduttore
impiegato nelle celle, che può essere silicio
monocristallino,
silicio policristallino e silicio amorfo. In relazione
all’uso
finale dell’energia elettrica prodotta, infine, gli impianti
fotovoltaici sono detti stand-alone, se alimentano utenze isolate, e
grid connected, se l’energia è immessa nella rete
elettrica di distribuzione. Proprio nel caso di impianti grid
connected, il fotovoltaico sembra avere notevoli margini di sviluppo,
finora troppo spesso rallentato da costi di impianto e gestione troppo
elevati e dai timori suscitati negli utenti
dall’aleatorietà della fonte solare. Alcune
problematiche
connesse all’impiego del fotovoltaico sono state oggetto del
progetto di ricerca PRIN dal titolo “Integrazione di fonti
rinnovabili e sistemi di accumulo per generazione distribuita di
energia elettrica”, coordinato dal Professor Enrico Pagano
del
Dipartimento di Ingegneria Elettrica (Diel)
dell’Università di Napoli Federico II, e
finanziato dal
Ministero dell'Universita e Ricerca (Mur). Il progetto è
incentrato su due problematiche fondamentali: la ricerca di sistemi di
accumulo di energia elettrica affidabili per gli impianti di
generazione stand alone, cioè quelle utenze dove
l’unica
energia elettrica esistente è quella generata con
l’impianto fotovoltaico e si necessita, dunque, di sistemi di
accumulo (batterie, supercondensatori e celle a combustibile) che siano
in grado di fornire energia elettrica anche nelle giornate di scarsa
insolazione, e la ricerca sulle tecnologie di interfaccia che
consentano l’immissione dell’energia elettrica
prodotta
dall’impianto solare (in corrente continua) nella rete
elettrica
di distribuzione (in corrente alternata). La ricerca risponde
all’esigenza crescente di adattare le nostre infrastrutture
ad un
sistema “sostenibile” di generazione e
distribuzione
dell’energia elettrica, resa ancora più impellente
dalla
progressiva liberalizzazione del mercato dell’energia. Il
futuro
è infatti rappresentato dal modello di generazione
distribuita,
costituito da generatori elettrici di taglia medio piccola, che
sfruttano fonti energetiche rinnovabili, distribuiti sul territorio e
di supporto agli impianti di generazione elettrica già
esistenti.
Il
fotovoltaico in Italia e nel mondo
La nascita di questa tecnologia risale agli anni cinquanta.
All’inizio era utilizzata in applicazioni spaziali e solo
successivamente, dopo le prime crisi petrolifere, vennero avviate
attività di ricerca per un suo uso terrestre. Nel giro di
pochi
anni sia questa tecnologia, sia quella connessa allo sfruttamento delle
sorgenti eoliche hanno assunto una sempre maggiore importanza nel campo
delle energie rinnovabili. Solo nell'ultimo decennio il mercato
mondiale del fotovoltaico ha registrato incrementi medi del trenta e
quaranta per cento annui. I Paesi che più sfruttano
l’energia solare attraverso questa tecnologia sono la
Germania,
il Giappone, gli Stati Uniti, l’Austria, l’Olanda,
la
Svizzera e la Spagna. In Italia le tecnologie che fanno impiego di
fonti di energia rinnovabile stentano ancora a decollare: si pensi che
nel 2006 in Germania la potenza elettrica istallata degli impianti
fotovoltaici era di 600 MW, mentre in Italia la stessa potenza
installata era non superiore ai 50 MW. Grazie ai numerosi progetti di
ricerca e ai nuovi strumenti di incentivazione del Governo, come il
Conto Energia, il terreno perduto dall’Italia
potrà essere
recuperato. La ricerca, soprattutto, dovrà essere uno
strumento
di supporto per la crescita del mercato del fotovoltaico,
perché
aiuterà a risolvere le principali problematiche tecniche e
tecnologiche inerenti l’impiego della sorgente solare nelle
applicazioni civili e industriali. |
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