Solare fotovoltaico

di Marco Mancini 8

Solare fotovoltaico

Il solare fotovoltaico è una delle due forme più comuni di sfruttamento dell’energia solare, ed in particolare riguarda la produzione di energia elettrica. L’energia fotovoltaica si produce attraverso una pannello che si installa sui tetti delle case, sul terreno o su un apparecchio elettronico, a sua volta formato da celle fotovoltaiche.

Le celle fotovoltaiche sono composte da materiali semiconduttori i quali convertono la radiazione solare direttamente in elettricità. I pannelli rettangolari costituiti da numerose celle fotovoltaiche possono essere collegati in serie di varie dimensioni e capacità di potenza di uscita che possono andare da uno a 20 chilowatt (Kw) per gli impianti domestici a centinaia o addirittura migliaia di megawatt (Mw, un megawatt equivale a 1.000 chilowatt) per gli impianti montati a terra, ideali per le industrie e le centrali elettriche solari.

Esistono due grandi categorie di celle fotovoltaiche: a silicio cristallino e a film sottile. Le celle di silicio cristallino rappresentano oltre l’80% del mercato annuale del fotovoltaico. Quelle a film sottile fotovoltaico sono una tecnologia relativamente nuova meno efficiente ma anche meno costosa e potenzialmente adattabile a più applicazioni, e per questo stanno guadagnando terreno. I materiali usati attualmente sono silicio monocristallino, il silicio policristallino, silicio amorfo, tellururo di cadmio, seleniuro di indio e rame/solfuro.

Qualsiasi sia il tipo di cella fotovoltaica, o più comunemente chiamata cella solare, trasforma l’energia del sole in corrente alternata, la tipologia di elettricità della griglia nazionale. Naturalmente i suoi scopi sono tanti a seconda dei dispositivi a cui i pannelli sono collegati, e vanno dalla normale elettricità domestica all’illuminazione delle strade, fino ad applicazioni più moderne come i veicoli a motore elettrici.

L’energia elettrica generata dal sole può essere utilizzata in due modi principali: a isola o collegata alla rete. Nel primo caso, come suggerisce il termine, l’applicazione non è collegata ad una rete di energia. Si tratta di un pannello solare (o più pannelli), collegato direttamente alla macchina che richiede energia. È utilizzato per il riscaldamento solare dell’acqua o in aree remote dove non c’è rete elettrica. L’applicazione più comune è quella dei parchimetri solari. Altre consentono di immagazzinare l’energia solare in eccesso nelle batterie per l’utilizzo notturno o in periodi in cui non c’è sole.

L’altra tipologia è quella più comune per le rinnovabili, inclusi vento, biomassa ed energia idroelettrica, in cui l’energia prodotta viene immessa nella rete nazionale, che è la stessa che raccoglie anche l’elettricità prodotta dai combustibili fossili. I singoli clienti, direttamente  da casa propria, possono reimmettere in rete l’energia prodotta dal pannello solare montato sul proprio tetto, guadagnandoci su.

Gli impianti domestici più comuni per questo tipo di tecnologia, hanno sostanzialmente due tipologie di utilizzo, e cioè lo scambio sul posto ed il conto energia.

Scambio sul posto: è un metodo secondo cui si produce energia tramite il pannello fotovoltaico, si rivende al GSE (Gestore dei Servizi Energetici) ottenendo un credito da spendere quando si acquista energia elettrica. Ogni anno poi il gestore invia il conguaglio se l’energia venduta è stata maggiore di quella usata.

Conto energia: con questo metodo si ottiene, senza il meccanismo dei crediti, un incentivo a produrre energia elettrica fotovoltaica erogato sempre dal GSE. In pratica più produci e più guadagni.

Gli usi più comuni avvengono:

  1. Negli edifici: generatori fotovoltaici installati o integrati in essi, sulle pareti o nel tetto. In alternativa, un impianto può essere separato dall’edificio, ma collegato con un cavo di alimentazione. Non è molto comune questa seconda scelta perché ha bisogno di un ampio spazio al di fuori dell’edificio.
  2. Trasporti: le celle fotovoltaiche non sono di solito utilizzate per dare energia elettrica ai mezzi di trasporto in quanto questo genere di tecnologia è piuttosto recente e ancora poco diffusa e molto costosa. In ogni caso è possibile avere dei pannelli che possono fornire alimentazione ausiliaria alle barche e alle auto non tanto per far muovere il mezzo, ma per altre applicazioni come l’autoradio o il navigatore satellitare. Alcune auto alimentate completamente dall’energia solare sono ancora in fase di studio, ed i prototipi pronti oggi non sono ancora commerciabili.
  3. Dispositivi solitari. L’esempio sempre più comune nelle nostre città è il parchimetro solare. Fino ad una decina di anni fa, il fotovoltaico era utilizzato frequentemente per i circuiti integrati di dispositivi con display LCD a basso consumo. Ma i miglioramenti che sono seguiti hanno portato ad un’evoluzione della batteria, rendendo questi mini pannelli più facili da usare in altri dispositivi più complicati. Oltre ai parchimetri le applicazioni più diffuse sono pompe per l’acqua, telefoni di emergenza, compattatori di rifiuti e segnaletica stradale.
  4. Elettrificazione rurale: in molti villaggi dei Paesi in via di sviluppo non c’è una presa della corrente prima di cinque chilometri. In assenza di una griglia che raggiunga un villaggio o un edificio, il pannello solare è la soluzione più rapida e conveniente. Le alternative sono lampade a petrolio o a kerosene, decisamente meno eco-friendly e più scomode da usare.
  5. Installazioni stradali: le strade e le autostrade sono i posti più adatti perché di solito non hanno limitazioni all’accesso del sole, e così i pannelli vengono installati per alimentare le luci dei cartelli e l’illuminazione lungo la carreggiata.
  6. Satelliti: sono una delle prime applicazioni solari fotovoltaiche della storia. La ricerca della NASA è iniziata decenni fa per fare in modo che i satelliti non avessero una autonomia limitata per quanto riguarda l’alimentazione, ma essa fosse potenzialmente infinita, limitata solo dall’obsolescenza dei pannelli. Alcuni studi risalgono addirittura al 1970 e con la riduzione progressiva del costo delle celle fotovoltaiche le applicazioni sui satelliti sono diventate sempre più comuni.

Per ottenere le migliori prestazioni, i sistemi fotovoltaici terrestri devono massimizzare il tempo di esposizione al sole. Esistono così dei cosiddetti “inseguitori solari” che spostano i pannelli per seguire il sole. L’aumento delle prestazioni può essere anche del 20% in inverno e di ben il 50% in estate. I pannelli statici possono essere ottimizzati mediante l’analisi del percorso del sole.

Attualmente si calcola che l’energia solare fotovoltaica installata in tutto il mondo ammonti a circa 4.800 Gw in oltre 100 diversi Paesi, in grado di dare energia a 5 milioni di abitazioni. Attualmente la nazione che produce più energia fotovoltaica al mondo è la Germania, seguita dalla Spagna, Giappone, Italia e Stati Uniti.

Vantaggi: Il vantaggio principale è che l’energia solare è inesauribile (almeno per qualche altro miliardo di anni), a cui si aggiunge il fatto che non inquina, è gratuita, non produce rifiuti (ad esclusione della dismissione dell’impianto una volta diventato obsoleto), funziona per anni senza tantissima manutenzione, il costo iniziale viene ammortizzato in pochi anni a seconda degli incentivi statali, e tutto ciò che si ricava dopo è guadagno; il sole arriva dappertutto, si riduce il carico della rete elettrica, ed infine si riducono i costi propri e quelli della collettività perché servono meno combustibili fossili per produrre la stessa quantità di energia elettrica.

Svantaggi: Il primo svantaggio, il più diretto, è l’investimento iniziale che non scende sotto i 10 mila euro, anche se si può recuperare in qualche anno. A questo si aggiunge che l’energia solare non si produce di notte, in periodi di cattivo tempo quando il sole è coperto dalle nuvole per tanti giorni, la capacità di produzione viene influenzata dal grado di insolazione dell’edificio su cui il pannello è montato ed infine nella trasformazione in corrente alternata si perde circa il 4-12% dell’energia.

Per approfondire:

Fonti: [Alternate Energy Resources; Guadagnorisparmiando; Fiscoetributi; Finanzalive; Wikipedia]

Commenti (8)

  1. salve, volevo info riguardo ai costi e agli incentivi per l auto fotovoltaica

    1. ciao Debora, per ora in circolazione ci sono tanti prototipi e poco arrosto…
      che io sappia c’è la possibilità di richiedere i pannelli sulla toyota prius

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