Nel 2021 le energie rinnovabili hanno stabilito nuovi record in termini di sistemi installati, superando del 3% il primato dell’anno precedente.
A trainare questa crescita sono stati soprattutto gli impianti fotovoltaici, che rappresentano da soli il 60% delle installazioni e che in Italia, proprio a fine 2021, hanno raggiunto il primo milione.
Le previsioni del fotovoltaico per il 2022, secondo le stime del nuovo Global Market Outlook, il più autorevole rapporto di analisi di mercato per il settore globale dell'energia solare, sono ottime e in costante crescita e il comparto raggiungerà la scala dei terawatt (unità di potere pari a un milione di megawatt) nei prossimi anni.
È la Commissaria europea all’energia, Kadri Simson, che ricorda dal palco del SolarPower Summit 2022 le potenzialità del fotovoltaico ai fini dell’indipendenza energetica europea, e annuncia nuovi aiuti per riportare le fabbriche fotovoltaiche in Europa e per riequilibrare la loro distribuzione geografica, oggi eccessivamente dipendente da un unico paese asiatico (Cina).
Alla fine degli anni ’90 l’Europa aveva in mano il mercato solare. A quei tempi la produzione cinese di celle e moduli era limitata al programma spaziale nazionale, mentre a livello commerciale la sua quota era prossima allo zero. Ma, le politiche ambientali europee (e la poca lungimiranza dei paesi UE) hanno cambiato tutto: gran parte dell’industria si è spostata nel gigante asiatico grazie a politiche più permissive. E nel 2012 il Paese è arrivato a possedere il 60% del mercato mondiale. Oggi ne è l’attore protagonista forte anche di una competitività senza uguali.
Nel tentativo di proteggere i produttori rimasti dall’ondata low cost cinese, l’Unione Europea ha imposto una serie di controlli antidumping (misure istituite sulle importazioni di un prodotto che viene venduto a un prezzo inferiore rispetto al suo «valore normale», causando un pregiudizio grave ai produttori dell'Unione) e antisovvenzioni sui pannelli solari provenienti dalla Repubblica popolare tra il 2013 e il 2018.
Allo stato attuale, la crescente esigenza di indipendenza anche per sostituire le importazioni di gas Russe nell'UE accelera la transizione ecologica verso cui si sta indirizzando l'Europa.
Gli impianti fotovoltaici in Italia sono in aumento nonostante la pandemia. A sostenerlo è il report «Renewables», presentato dall’Agenzia internazionale dell’energia (Iea), insieme all' Enea.
Il rapporto Iea offre un’analisi dettagliata e previsioni fino al 2025 dell’impatto della pandemia sulle energie rinnovabili a livello globale nei settori dell’elettricità, del calore e dei trasporti.
In netto contrasto con le centrali alimentate da altri combustibili, si stima che gli impianti per la generazione elettrica da fonti rinnovabili siano cresciuti di quasi il 7% a livello mondiale nel 2020. In Italia, nel biennio 2021-2022, il fotovoltaico dovrebbe guidare la crescita di tutte le energie rinnovabili anche grazie agli incentivi fiscali, tra cui il superbonus del 110%. Nel periodo 2023-2025 si prevede che la capacità media annuale aggiuntiva sia pari a circa 4,6 GW. Un mercato in crescita, dunque, in grado di svolgere un doppio compito, quello di favorire il percorso di transizione energetica del nostro Paese e, allo stesso tempo, di favorire un notevole risparmio economico oltre che energetico in termini di consumi.
Intanto, la Commissione Europea ha approvato il finanziamento della gigafactory di pv bifacciale, la prima fabbrica in Europa di fotovoltaico bifacciale ad alte prestazioni su scala giga watt, con sede a Catania. L’investimento totale è di 600 milioni di euro, di cui 118 arriveranno da Bruxelles nell’ambito del progetto TANGO (iTaliAN pv Giga factOry). L'impianto 3Sun di Enel Green Power già esistente, che oggi ha una capacità di produzione di 200MW, con questo finanziamento raggiungerà i 3GW l’anno nel luglio 2024.
A Catania inizierà la produzione di massa di celle fotovoltaiche a eterogiunzione bifacciale (B-HJT) che garantiscono prestazioni e resa più elevate. Unendo due tipi di silicio, l’amorfo e il cristallino, la cella base può vantare un’efficienza superiore al 20,5% e una durata di vita di oltre 35 anni. Il progetto, infatti, prevede di incorporare nei pannelli una struttura, chiamata “Tandem”, che potenzia l’efficienza complessiva. Essa vede l’impiego di due celle sovrapposte, che riescono a catturare più luce rispetto alla versione tradizionale.
Ma, in cosa consiste l'impianto fotovoltaico?
Si tratta di un impianto elettrico progettato per produrre energia rinnovabile proveniente dalla luce solare. I fotoni irradiati vengono intercettati da semiconduttori che sono spesso la base delle celle fotovoltaiche. Gli elettroni liberi presenti nelle celle vengono stimolati generando corrente continua (DC). Quest’ultima viene trasportata all’inverter da cavi solari.
Esistono due tipologie di impianti fotovoltaici:
- Impianti connessi alla rete elettrica locale (“grid connected”), che lavorano insieme alla rete elettrica che alimenta la casa. Per massimizzare l’autoconsumo, è spesso previsto un energy storage con il compito di accumulare l’energia prodotta durante il giorno per utilizzarla anche quando l’impianto non produce.
- Impianti isolati dalla rete (“stand alone”), indipendenti dalla rete elettrica e assicurano l’alimentazione di carichi specifici. Gli elementi principali dell’impianto fotovoltaico sono i seguenti:
- Moduli fotovoltaici, costituiti da silicio in grado di produrre energia elettrica se investito dalla luce solare.
- Strutture di sostegno dei moduli, in grado di sorreggere i moduli fissandoli al tetto e di provvedere all’ottimizzazione dell’esposizione inclinandoli verso i raggi solari.
- Inverter, che, come riportato sopra, sono in grado di trasformare la corrente continua, ossia, l’energia elettrica prodotta dai moduli nella stessa tipologia di quella utilizzata dagli apparecchi residenziali (elettrodomestici, etc) o industriali (corrente alternata).
- Cavi elettrici, che trasportano l’energia dall’impianto verso gli utilizzatori.
Fonte immagine: http://www.aros-solar.com
Il lungo percorso della tecnologia fotovoltaica moderna è iniziato nel 1839 in Francia per opera dello scienziato francese Alexandre Edmond Becquerel, che per primo osservò il fenomeno dell’effetto fotoelettrico nei sistemi elettrochimici.
All’origine, tale fenomeno non veniva indicato come effetto fotoelettrico, in quanto tale terminologia fu coniata molto più tardi. Il fenomeno veniva registrato come variazione della conduttività elettrica di un materiale, quando esso era sottoposto ad irraggiamento con la luce solare o artificiale. Becquerel aveva notato che la corrente dei dispositivi elettrochimici aumentava quando la luce solare veniva fatta incidere in prossimità degli elettrodi immersi in soluzione salina.
L’effetto della luce solare sul selenio fu scoperto nel 1876 in Gran Bretagna, grazie a tre scienziati, Willoughby Smith, William G. Adams e Richard Evans. Questa materia, utilizzata per i cavi del telegrafo, se illuminata emetteva una leggera scarica di energia. Sulla corrente di questa scoperta, nel 1879, l’americano Charles Fritts realizzò il primo pannello fotovoltaico, costituito da uno strato di selenio e da una pellicola d’oro.
La teoria fisica che spiega l'effetto fotoelettrico, del quale l'effetto fotovoltaico rappresenta una sottocategoria, fu pubblicata nel 1905 da Albert Einstein che, per questo, ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1921.
Un'altra data importante nella storia del fotovoltaico è il 1954, l’anno in cui i Bell Laboratories, grazie agli scienziati Gerald Pearson, Daryl Chapin e Calvin Fuller, crearono la prima cella solare in silicio capace di generare corrente elettrica misurabile.
Nel 1955, la cella solare venne finalmente brevettata. Nel 1958 venne lanciato nello spazio il primo veicolo orbitante alimentato da celle fotovoltaiche, il Vanguard I. Da quel momento le celle fotovoltaiche fanno parte integrante di ogni progetto spaziale.
Nel 1979, in Italia, al Passo della Mandriola, tra gli Appennini del cesenate venne installato il primo impianto fotovoltaico.