Le nuove frontiere del fotovoltaico

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Pannelli più economici ed efficienti, fatti in casa o trasparenti: il futuro dell’energia solare sta arrivando...

Alta efficienza. Un processo per produrre celle solari ad alta efficienza e con costi ridotti: l’ha messo a punto, dopo tre anni di lavoro, un gruppo di ricercatori dell’Istituto dei materiali per l’elettronica e il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche di Parma (Imem-Cnr). Il lavoro è stato pubblicato su Applied Physics Letters.

Il Cnr per il fotovoltaico. Si chiama Cigs la lega di rame, indio, gallio e selenio che si usa per realizzare i film sottili delle celle solari: «Un materiale ideale per applicazioni fotovoltaiche perché assorbe la luce in modo molto efficiente» (Massimo Mazzer, dell’Imem-Cnr). Il problema è che questo materiale è difficile da sintetizzare in forma di film sottile mantenendo le stesse caratteristiche. Per questo, a causa degli alti costi, la produzione su scala industriale non è finora decollata. Il gruppo di Parma però ha inventato un nuovo procedimento che consente di abbassare i costi. La novità sta nel vaporizzare la lega metallica e depositarla sotto forma di plasma, cioè di gas caldo, sul supporto (una superficie di 16×16 cm) che verrà poi impiegato, per esempio nell’edilizia, a una temperatura di 270 gradi centigradi, oltre 200 gradi inferiore a quella dichiarata da altri centri di ricerca. In più, il procedimento permette di evitare il passaggio attraverso trattamenti di arricchimento del selenio che sono inquinanti e anche in parte tossici. Con questo sistema si riesce a utilizzare oltre il 90% del materiale evaporato, con scarti minimi rispetto ad altre tecniche.

Abbattere i costi. Il procedimento dei ricercatori dell’Imem-Cnr dovrebbe consentire una riduzione del 50% dei costi non legati al materiale. L’obiettivo è di arrivare, entro il 2030, a 700 euro per kilowatt installato contro i 1.500 di oggi.

Impianto “chiavi in mano”. Resta naturalmente più alto il prezzo di un impianto fotovoltaico “chiavi in mano”: il ventaglio dei prezzi è piuttosto ampio, dai 3.000 ai 5.000 euro al kW di picco (kWp) di potenza installato. Oltre al costo dei pannelli solari (che incidono per meno della metà sulla cifra complessiva) bisogna mettere in conto le spese di installazione e progettazione, quelle per quadri e cavi e per l’inverter. E alla somma si deve aggiungere il 10% di Iva. La variabilità dei prezzi dipende da diversi fattori: i principali sono la taglia dell’impianto (più è grande, più alcuni costi si abbattono) e il tipo di pannello utilizzato.

Cinque taglie. Per l’impianto che soddisfi i bisogni di una famiglia di quattro persone si parte, in genere, da 2 kWp. L’offerta “Raggio senza pensieri” di Enel Green Power prevede un kit “chiavi in mano” per l’impianto fotovoltaico in cinque diverse taglie, per soddisfare le differenti esigenze di fabbisogno energetico delle abitazioni. La minima, XS, corrisponde a un impianto di 1,96 kWp di potenza che in condizioni di installazione tipo (orientata a sud, con inclinazione a 30°) può produrre fino a 2.950 kWh annui di energia (il consumo medio di una famiglia è di 2.700 /3.000 Kwh). Costa 6.900 euro più Iva.

Incentivi. Tra gli incentivi statali e il risparmio sui consumi, la spesa di un impianto del genere si ripaga in meno di dieci anni. Nel complesso, la durata degli incentivi statali è di vent’anni, e  per l’ipotetica famiglia che avesse acquistato l’impianto di cui abbiamo parlato, l’importo è di circa 60 euro al mese. L’estate scorsa il governo ha tagliato la somma destinata agli incentivi per il fotovoltaico, anche perché quei fondi sono ricavati da un prelievo sulle bollette elettriche di tutti gli altri consumatori. Il fotovoltaico resterebbe comunque conveniente, secondo gli esperti, perché il taglio degli incentivi è bilanciato dalla diminuzione, negli ultimi anni, dei costi degli impianti.

Start-up & ricerca. Altri sistemi innovativi messi a punto nel campo del fotovoltaico:

• Il pannello solare semitrasparente di Sharp Japan (non ancora in commercio): poco più sottile di un centimetro, ideato come parapetto per balconi. L’efficienza però è limitata rispetto ai pannelli standard.

• La Solar Pocket Factory, una piccola macchina, simile ad una stampante 3d, in grado di produrre a basso costo e molto velocemente dei mini pannelli, di lunga durata, ad uso domestico (un mini pannello ogni 15 secondi). È stata progettata da due giovani inventori americani e non è ancora in commercio. I mini pannelli consentono di alimentare ogni tipo di gadget elettronico.

• Ricercatori del Caltech, il California Institute of Technology, hanno sperimentato che l’utilizzo di strisce di lunghi filamenti sottili di silicio impiantati in un substrato polimerico permette di realizzare nuovi tipi di celle solari flessibili che accrescono l’assorbimento della luce solare e  ne convertono i protoni in elettroni con altissima efficienza, utilizzando solo una minima parte dei costosi materiali semiconduttori utilizzati nelle celle solari attualmente in commercio. Le celle studiate dal Caltech sarebbero in grado di convertire anche più del 90% dei fotoni assorbiti, in elettroni, mentre la media dei pannelli fotovoltaici in commercio si attesta sul 15%, con punte del 19-20% per quelli più performanti.

Il sorpasso. Nel febbraio scorso in Italia il fotovoltaico ha effettuato un sorpasso storico sull’eolico, diventando la prima fonte energetica rinnovabile del paese: la produzione elettrica del sole è stata di 10.678 gigawattora contro i 10.568 del vento (da uno studio di Confartigianato).

390 mila impianti. Il parco fotovoltaico italiano conta ormai 390 mila impianti e arriva a coinvolgere oltre 100 mila imprese specializzate. Nel primo trimestre dell’anno gli addetti del settore erano quasi 370 mila. Entro il 2020 i consumi finali di elettricità da fonti rinnovabili dovrebbero raggiungere il 38% del totale elettrico.