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Aprire al fotovoltaico: costi, vantaggi e futuro.

Di: Giulia Ioselli

L’energia solare è una delle cosiddette risorse rinnovabili perpetue: è sempre disponibile indipendentemente dal nostro tasso di consumo e può essere sfruttata anche senza bisogno dell’intervento umano. Anche l’eolico è una fonte di energia perpetua, mentre ad esempio la biomassa è una fonte di energia rinnovabile non perpetua, in quanto si tratta principalmente di scarti provenienti da attività agricole che, prima di poter produrre energia, vanno sottoposti a trattamenti termici in opportuni impianti.

Schema del funzionamento di un pannello solare (fonte www.solarprogetti.com)
Schema del funzionamento di un pannello solare (fonte www.solarprogetti.com)

I dispositivi più utilizzati per lo sfruttamento dell’energia solare sono i pannelli solari. Le celle fotovoltaiche che li compongono sono costituite da due strati di materiale semiconduttore (generalmente silicio), ai quali vengono assegnate cariche elettriche opposte, grazie all’aggiunta di elementi come fosforo (carica negativa) e boro (carica positiva): affinché la cella funzioni è infatti necessario stabilire un campo elettrico. Sulle pareti esterne delle celle sono presenti degli inserti metallici per il trasferimento di elettroni.

I pannelli solari presentano alcuni vantaggi rispetto alle altre fonti rinnovabili: ad esempio non necessitano di frequenti manutenzioni essendo, a differenza delle turbine eoliche, privi di organi meccanici in movimento.

Inoltre un pannello solare è in grado di “ripagarsi” energicamente in un tempo relativamente breve. Secondo uno studio dell’ente australiano CSIRO (Commonwealth and Scientific Industrial Research), un pannello solare impiega un anno e mezzo per produrre la stessa quantità di energia utilizzata per fabbricarlo: considerando che il funzionamento dei pannelli solari è garantito per circa 25 anni, si tratta di un buon risultato.

Naturalmente uno dei vantaggi più evidenti del fotovoltaico è la possibilità di ridurre sensibilmente le emissioni di anidride carbonica associate ai tradizionali combustibili fossili. Purtroppo però vi è un altro lato della medaglia: le celle fotovoltaiche sono associate alla produzione di alcuni pericolosi gas serra come ad esempio il trifluoruro di azoto. Queste emissioni non avvengono durante la fase di funzionamento, ma durante quella preliminare di trattamento del silicone.

Si verificano emissioni di trifluoruro di azoto  anche durante la produzione di televisori a schermo piatto. Se dopo questa notizia vi sta venendo voglia di gettare dalla finestra il vostro televisore perché vi sentite dei viscidi complici dell’effetto serra… non fatelo!

Immagine da una fabbrica di televisori LED in Sudafrica (fonte mybroadband.co.za)
Immagine da una fabbrica di televisori LED in Sudafrica (fonte mybroadband.co.za)

Nel 2002 l’azienda americana produttrice di televisori Air Products ha ricevuto un premio dall’EPA (Environmental Protection Agency) per aver sostituito i pericolosi fluorocarburi con il trifluoruro di azoto. Proprio lui. Un po’ come cercare di diventare astemi sostituendo il whisky con il rum. Infatti il potenziale di effetto serra del trifluoruro di azoto (NF3) è  molto maggiore rispetto a quello dell’anidride carbonica (circa 17’000 volte tanto) quindi si tratta di un composto dannoso anche in minime quantità.

Ma la sostenibilità energetica corrisponde anche ad una sostenibilità economica?

Secondo uno studio del gruppo Energy & Strategy del Politecnico di Milano esiste un range ideale per l’installazione di un impianto fotovoltaico domestico: considerando un periodo di circa 20 anni, un impianto domestico da 3’000 watt con detrazione fiscale del 50% e un tasso di autoconsumo del 30% potrebbe rappresentare una soluzione conveniente.

Per un impianto da 3’000 watt i costi si aggirano intorno ai 7’000 euro.
La percentuale di autoconsumo è la quantità di energia che viene prodotta dall’impianto domestico e consumata dal proprietario direttamente, bypassando la rete elettrica. Naturalmente incrementando la percentuale di autoconsumo si ha un tasso di rendimento interno superiore, ma per farlo è necessario essere in grado di immagazzinare parte dell’energia prodotta dall’impianto, in modo tale da poterla consumare in un secondo momento.
Per poter fare questo sono necessarie delle batterie: si parla di 3’500 euro per batterie da 4 chilowattora.
A causa di questi costi elevati molti proprietari di pannelli fotovoltaici utilizzano il cosiddetto “scambio sul posto”: immettono l’ energia non autoconsumata nella rete elettrica .Questa soluzione è conveniente nel caso in cui l’energia prodotta dall’impianto sia minore o uguale a quella autoconsumata.

Se la percentuale di autoconsumo è molto bassa invece conviene affidarsi alla cessione in rete :si vende la propria energia al gestore dei servizi elettrici con un prezzo pari a dieci centesimi per ogni kilowattora.

Per quanto riguarda il futuro dell’energia solare ci sono buone speranze. All’Università dell’Illinois hanno sviluppato un processo definibile come  una sorta di fotosintesi indotta: delle foglie artificiali vengono utilizzate per convertire l’ anidride carbonica in una miscela direttamente combustibile costituita da idrogeno e monossido di carbonio. Altri progetti interessanti riguardano l’utilizzo di nanotubi di carbonio per aumentare l’efficienza dell’impianto e la sostituzione del silicio con il grafene, un materiale plastico con ottime capacità conduttive.

“Il sole è nuovo ogni giorno” diceva Eraclito.

Anche se il filosofo greco è vissuto più di 2500 anni fa, quando ancora non si avevano problemi con anidride carbonica e particolato, il suo aforisma è molto significativo.

Nonostante uno sfruttamento razionale dell’energia solare richieda quindi analisi approfondite e tecnologie avanzate, si tratta di una fonte di energia estremamente moderna, disponibile in maniera continua.

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Credits: http://www.nationalgeographic.it

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