La situazione energetica attuale mondiale della Unione Europea (UE) e del nostro Paese è segnata, oggi, da una serie di eventi che hanno fatto emergere numerosi problemi energetici ed ambientali che richiedono delle adeguate soluzioni per lo sviluppo sostenibile delle attività umane del futuro. Infatti è necessario contenere le emissioni di CO2 derivanti dalla combustione di fonti fossili e le emissioni degli altri effluenti inquinanti.
La questione è complessa, anche perché sull’ammontare delle emissioni previste, sia nel breve che nel medio termine, inciderà molto il contributo dei Paesi in via di sviluppo che, per la loro crescita avranno bisogno di una cospicua quantità di energia.
Il problema complessivo, dal punto di vista energetico, è di portata assai ampio.
Limitandosi alla sola produzione di energia elettrica, dalle analisi di Scienziati ed Esperti di rilievo nel campo energetico emerge che è opportuno puntare su determinate fonti energetiche primarie che, con l’adeguata risoluzione dei problemi relativi all’impatto ambientale, possano garantire la produzione dell’energia nelle quantità necessarie per uno sviluppo sostenibile nel breve e medio termine.
Le fonti primarie indicate sono:
- Il gas naturale, i cui consumi negli ultimi anni hanno avuto un forte incremento con la diffusione delle turbine a gas nella produzione decentrata di elettricità, tanto in impianti con ciclo semplice che con ciclo combinato o cicli di cogenerazione; oggi si assiste ad una svolta epocale in cui il gas naturale, sta sostituendo negli usi finali e financo nella produzione elettrica i prodotti petroliferi;
- Il carbone, che dovrà essere usato in centrali di produzione elettrica di concezione avanzata, come la combustione in letto fluido o i sistemi di gassificazione, concetto, quest’ultimo, che può essere sfruttato anche per vari combustibili poco pregiati;
- Gli altri combustibili derivati dal petrolio;
- I combustibili nucleari fissili in impianti nucleari di nuova generazione;
- L’uso di biomasse con più o meno complessi sistemi di combustione (eventualmente a valle di sistemi di gassificazione);
- L’uso di sistemi fotovoltaici; ed ovviamente l’uso delle altre fonti classiche, le fonti quasi inesauribili come la geotermia, le fonti rinnovabili idraulica, eolica, solare termica.
L’uso dell’energia solare per la produzione di energia elettrica con sistemi a celle fotovoltaiche si ritiene che possa svolgere un ruolo di nicchia suscettibile di consistente diffusione , ove si possa giungere ad un congruo abbassamento dei costi di investimento per tali sistemi.
Ad esempio, se si raggiungesse, il traguardo delle disponibilità di sistemi adeguati con costi accettabili, si potrebbe avere un ampia diffusione degli impianti fotovoltaici nei Paesi in via di sviluppo ove l’alternativa più probabile è l’uso di combustibili poveri (carboni poveri come ligniti, torbe etc. che sono molto inquinanti) di biomasse, se non esistono risorse idroelettriche.
Come si dirà in seguito, le celle fotovoltaiche possono essere usate in varie applicazioni di rilievo anche nel resto del Mondo, oltre che nei settori residenziali (civile e terziario) ove, a parte le attuali applicazioni dimostrative potrebbero avere ulteriori sviluppi.
Con tali ipotesi il futuro ruolo dell’energia elettrica prodotta con celle fotovoltaiche potrebbe essere di rilievo portando ad una apprezzabile aliquota di energia elettrica prodotta in modo decentrato. Tale prudente affermazione potrebbe però essere più ottimistica, ove si sviluppassero nuove filiere tecnologiche innovative.
L’effetto fotovoltaico fu scoperto da Becquerel nel 1839, la prima cella fotovoltaica di silicio monocristallino fu realizzata a scopo dimostrativo nel 1953, la teoria relativa al funzionamento fu ben compreso, però, solo alla fine degli anni cinquanta.
Da allora le tecniche per la produzione di celle con il silicio monocristallino hanno avuto un progressivo sviluppo. Oggi la fabbricazione di celle fotovoltaiche c-Si si può definire un processo di produzione tecnologicamente maturo. Anche se il costo dei moduli fotovoltaici è ancora troppo alto, perché la produzione di energia elettrica con celle fotovoltaiche possa competere con gli altri sistemi di generazione dell’energia elettrica, la scelta dei sistemi fotovoltaici risulta economica e vantaggiosa in parecchie applicazioni nel settore residenziale, in certe applicazioni del settore terziario ed in altre specifiche applicazioni.
Per ridurre il costo dei moduli, nel Mondo sono in corso molte ricerche in gran parte dedicate allo sviluppo di celle a “thin film” (spessore sottile).
Le celle si ottengono da un film di silicio amorfo depositato su un substrato (a-Si), le prime esperienze si sono avute nel 1984, dopo circa venti anni, comunque, non si ha ancora un quadro tecnico completo del loro funzionamento.
Analoga situazione si ha per le celle a film sottile al telluriuro di cadmio o al di seleniuro di rame-indio. Nelle ricerche sono state adoperate elaborate tecniche sperimentali per migliorarne le prestazioni. La struttura delle celle, è infatti, molto complessa e, non disponendo ancora di un soddisfacente quadro teorico, i miglioramenti ottenuti si basano su osservazioni empiriche.
Le tecnologie più sperimentate sono:
- quelle delle celle al silicio monocristallino (c-Si) che danno rendimenti del 7÷8%, hanno oggi raggiunto valori del 12÷15%
- quelle delle celle al silicio policristallino (poly-Si), che danno rendimenti del 6÷7%, hanno oggi raggiunto valori del 11÷13%
- quelle del silicio amorfo (a-Si), che danno rendimenti del 2÷3%, hanno oggi raggiunto valori del 6÷9%, ma, ma per quest’ultimo tipo il vero problema da risolvere è quello del controllo del degrado che subiscono nel tempo e che è indotto dalla radiazione luminosa.
Nessun commento:
Posta un commento