Nozioni di base: Gli attuali sviluppi

 

Gli attuali sviluppi 

I pannelli fotovoltaici basati su moduli di silicio cristallino cominciano a incontrare la concorrenza sul mercato da pannelli che utilizzano celle solari a film sottile (CdTe cadmium telluride, CIGS copper indium gallium (di) selenide, silicio amorfo, silicio microcristallino), che sono stati in rapida evoluzione e si prevede che rappresenteranno il 31% della potenza installata nel globo entro il 2013. Tuttavia, un precipitoso calo dei prezzi per i pannelli di polisilicio alla fine del 2011 ha causato alcuni produttori di film sottile di uscire dal mercato e altri a registrare profitti gravemente diminuiti. Altri sviluppi includono la fusione dei wafer invece del taglio, moduli concentratori, celle di “argento”, e dei processi di stampa continua.

  L’azienda Sunpower di base a San Jose produce le celle che hanno un rapporto di conversione di energia del 19,5%, ben al di sopra della media di mercato del 12-18 per cento. La cella solare più efficiente finora è una cella a concentrazione solare di multi-giunzione con un efficienza del 43,5% prodotta da Solar Junction nel mese di aprile 2011. Le più alte efficienze realizzate senza concentrazione comprendono la Sharp Corporation al 35,8% con l’utilizzo di un’esclusiva tecnologia di produzione a tripla giunzione nel 2009, e Boeing Spectrolab (40,7% anch’essa con una progettazione a triplo strato). Nel marzo 2010 la dimostrazione sperimentale di un progetto da un gruppo di ricerca di Caltech guidato da Harry Atwater, ha raggiunto una efficienza di assorbimento del 85% della luce solare e il 95% a determinate lunghezze d’onda; è affermato di riuscire una quasi perfetta efficienza quantistica. Tuttavia, l’efficienza di assorbimento non dovrebbe essere confusa con l’efficienza di conversione della luce solare a energia elettrica.   Per ottenere le migliori prestazioni, i sistemi fotovoltaici terrestri mirano a massimizzare il tempo che si trovano ad affrontare il sole.

 

 

I tracker solari sono dispositivi che riescono a realizzarlo spostando i pannelli fotovoltaici nella direzione del sole. L’aumento può essere anche del 20% durante l’inverno e di ben il 50% in estate. Sistemi a montatura statica possono essere ottimizzati mediante analisi del percorso solare. I pannelli sono spesso impostati con un’inclinazione latitudinale, un angolo pari alla latitudine, ma le prestazioni possono essere migliorate ulteriormente regolando l’angolo per l’estate o l’inverno. Generalmente, come accade con altri dispositivi a semiconduttori, la temperatura superiore a quella dell’ambiente riduce le prestazioni del fotovoltaico.   Un certo numero di pannelli solari possono essere montati verticalmente, uno sopra l’altro in una forma di torre, se la distanza zenitale del sole è maggiore di zero, e la torre può essere interamente ruotata orizzontalmente e ciascuno dei pannelli ruotare ulteriormente attorno ad un asse orizzontale. In tale torre i pannelli possono seguire il sole in modo esatto. 

 

Tale dispositivo può essere descritto come una scala montata su un disco girevole. Ogni passaggio di scala è l’asse centrale di un pannello solare rettangolare. Nel caso in cui la distanza zenitale del Sole raggiunge lo zero, la “scala” può essere ruotata verso nord o verso sud per evitare che un pannello solare produce un’ombra su un pannello sottostante. Invece di una torre perfettamente verticale si può scegliere una torre con un asse diretto verso la stella polare, che significa che sarà parallelo all’asse di rotazione terrestre. In questo caso l’angolo tra l’asse e il sole è sempre maggiore di 66 gradi. Durante un giorno è solo necessario ruotare i pannelli intorno a quest’asse per seguire il sole.   L’energia solare fotovoltaica è in rapida crescita, pur partendo da una piccola base, per una capacità totale globale di 69.684 megawatt (MW) alla fine del 2011. La potenza globale totale del fotovoltaico calcolata su un anno solare è pari a circa 80 miliardi di kWh di energia elettrica. Questa è sufficiente a coprire il fabbisogno annuale di alimentazione elettrica di oltre 20 milioni di famiglie in tutto il mondo e rappresenta lo 0,5% della domanda di energia elettrica mondiale. Più di 100 paesi utilizzano il fotovoltaico. La potenza fotovoltaica del globo (calcolata solo quella connessa alla rete) è stata di 7,6 GW nel 2007, 16 GW nel 2008, 23 GW nel 2009 e 40 GW nel 2010.

 

 

Il 2011 il rapporto dell’ European Photovoltaic Industry Association (EPIA, l’ Associazione Europea dell’Industria Fotovoltaica ) prevede che, “[Nel 2011] l’Europa, ancora una volta è stata il leader mondiale nella crescita del mercato fotovoltaico, raggiungendo il 75% della capacita di tutti i nuovi impianti appena collegati alla rete e circa il 75% della capacità installata a livello globale. Ma i mercati stranieri mostrano segni che potrebbero presto cambiare questo equilibrio a loro favore “ Il 2012 potrebbe vedere l’installazione di 20-30 GW di nuovi  impianti fotovoltaici, più o meno come nel 2011. La capacità del settore continua a espandersi, a forse più di 38 GW e a favorire ciò sono i prezzi degli impianti in declino. Con il sostegno della propria politica, uno sviluppo equilibrato del mercato, e la continua innovazione del settore, il fotovoltaico può continuare il suo tasso di notevole crescita a breve, medio e lungo termine, e anche oltre.

 

L’EPIA / Greenpeace Solar Generation Paradigm Shift Scenario Paradigm (uno scenario sul futuro della generazione solare presentato dall’EPIA e la Greenpeace, in precedenza chiamato Advanced Scenario) del 2010 dimostra che entro il 2030, 1.845 GW d’impianti fotovoltaici potranno generare circa 2.646 TWh / anno di energia elettrica in tutto il mondo. In combinazione con i miglioramenti di efficienza del consumo energetico, questo rappresenterebbe il fabbisogno di energia elettrica di oltre il 9% della popolazione mondiale. Entro il 2050, oltre il 20% di tutta l’elettricità potrebbe essere fornita dal fotovoltaico.   Tuttavia, la previsione dell’EPIA può rivelarsi addirittura pessimista perché le agenzie ufficiali sottovalutano sempre il tasso di crescita delle energie rinnovabili. Un rapporto basato sulla BP Statistical Review (una pubblicazione di dati e previsioni del gigante del petrolio) del 2012 mostra una crescita esponenziale nella produzione mondiale di energia solare dal 2001 a fine 2011, con un raddoppio approssimativo della potenza generata ogni due anni. Ciò solleva la possibilità che l’energia solare potrebbe raggiungere il 10% della totale produzione di energia globale entro la fine di questo decennio. Per ottenere questo incremento della quota di energia primaria, il fotovoltaico dovrà avanzare da 55,7 TWh generati nel 2011 a circa 2200 TWh. Considerando gli attuali tassi di crescita rapidi, tali livelli possono essere raggiunti già nel 2018, piuttosto che intorno al 2030, come suggerito dall’EPIA. Il fotovoltaico sarebbe in grado di soddisfare il 100% del bisogno del energia mondiale entro il 2027 se continua il biennale raddoppio della produzione.

 

Seguiteci nella terza parte del articolo, dove parleremmo di economia del fotovoltaico, alla prossima…

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