La tecnologia fotovoltaica è incostante sviluppo su scala mondiale.Il progresso tecnologico, l’evoluzionedi norme tecniche e regole di connessione, aprono nuove stradee importanti possibilità di impiego.Ciò a prescindere dall’opportunità di beneficiare di incentivi statali o finanziamenti

DI FABIO ANDREOLLI*

L’INESAURIBILEFOTOVOLTAICOL’INESAURIBILEFOTOVOLTAICO

ELETTROTECNICA

a produzione di energia da fonte fotovoltaica è oggipossibile attraverso tre fondamentali passaggi sto-rici che ne hanno permesso la comprensione e checorrispondono ad altrettante importanti fasi dello

sviluppo tecnologico moderno. La prima passa dall’apice della Rivoluzione industriale chevede nel 1839 gli scienziati francesi Antoine César Bec-querel e il figlio Alexandre-Edmond scoprire gli effetti fo-toelettrici, ripetendo delle sperimentazioni dello scienziatoe inventore italiano Alessandro Volta sulle celle elettroli-tiche di una pila, egli, come affermano numerosi testi, fuil primo a notare il formarsi di una differenza di potenzialedipendente dall’intensità e dal colore della luce tra dueelettrodi identici di platino, uno illuminato e l’altro albuio. Per l’empirismo dell’epoca la luce faceva la diffe-renza.La seconda ha inizio nella “Belle Époque” un periodo dovele invenzioni e i progressi della tecnica e della scienza sonosenza paragoni, dove si susseguono sperimentazioni atte aripetere e a comprendere i meccanismi del fenomeno fo-toelettrico, a nome di vari scienziati, fino alla pubblicazioneil 17 marzo 1905 di un articolo scientifico del fisico e poi

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cipali indirizzi di attività: il primo è orientato versol’applicazione in campi come la mobilità, le solu-zioni architettoniche, le grandi centrali e l’inte-grazione a fini di risparmio energetico, mentre ilsecondo si spinge nella ricerca scientifica con loscopo di migliorare l’efficienza della conversioneenergetica, facendo affidamento sulle caratteristi-che dei materiali e sulla loro economicità.Nel primo caso, dopo un recente periodo di crescitafrenetica e disordinata, che ha determinato abusi,speculazioni e incidenti, è diventato ora pilota dinuove norme tecniche e regole di connessione chehanno portato a nuovi prodotti specifici di settoree a trasformare sperimentatori in progettisti.Si è passati così da prototipi di laboratorio e fret-tolose installazioni a prodotti industriali di altatecnologia, costruiti in aziende specializzate e

spesso nate per soddisfare il mercato fotovoltaico, a in-stallazioni di dimensioni importanti come dimensioni o im-pegnative e visionarie in edifici e infrastrutture con spessorisvolti artistici.Per dare un’idea della dimensione italiana della produ-zione fotovoltaica, il Gestore Sevizi Energetici (GSE) co-munica che nel secondo quadrimestre 2013 sono in eser-cizio in Italia 458265 impianti collegati in bassa tensione,di cui oltre 20000 collegati in media tensione e 229 inalta tensione per un totale installato di 17324 MW. Lagran parte degli impianti si trova al nord mentre al sudsono installati quelli di dimensioni maggiori; in proposito,il contributo più importante sulla media nazionale è quellodato dalla Regione Puglia con il 15% di cui la maggiorparte prodotto da campi a terra.Nel secondo indirizzo, quello tecnologico, dopo un lungo pe-riodo di disinteresse, che lo ha relegato in nicchie isolate eperiferiche costringendo all’immobilità per anni dei pro-dotti di massa, è diventato ora “dipartimento” negli am-biti istituzionali delle università e centri di ricerca, capaceinoltre di attrarre cospicui fondi e finanziamenti.Si è passati così velocemente dalle celle ricavate dai wa-

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Figura 1 - Grafico sviluppo dell’efficienza delle celle (fonte: NREL - U.S. Departmentof Energy)

Figura 2 - Celle organiche di terza generazione

premio Nobel Albert Einstein. Questi, riprendendo il con-cetto della teoria dei quanti, ipotizzato pochi anni primadallo scienziato tedesco Karl Max Planck, spiega l’effettofotoelettrico come causato dall’estrazione di elettroni daun metallo colpito da quanti di luce o meglio particelle lu-minose di energia.La terza, dopo la seconda guerra mondiale, nel periododell’atomica e delle esplorazioni del cosmo, dove con il cre-scente interesse per possibili applicazioni militari dell’ef-fetto fotoelettrico e come fonte di alimentazione per i sa-telliti artificiali, nel 1954 viene dimostrata la prima cellafotovoltaica alimentata da radiazioni solari dai LaboratoriBell negli Stati Uniti, seguita poco dopo dalla dimostra-zione del concorrente statunitense RCA di una cella foto-voltaica alimentata da radiazioni di origine atomica ge-nerate da un isotopo dello stronzio (90Sr), dimostrandocosì di averne ormai compreso il meccanismo fondamen-tale di funzionamento dovuto alle onde elettromagnetiche.Da quel momento è un susseguirsi di sviluppi e di nuoviprodotti in crescendo, di pari passo con la domanda dienergia mondiale e di consapevolezza e preoccupazionesulla salvaguardia ambientale che vedono oggi impianti fo-tovoltaici installati ovunque incluso su palazzi di capi distato e sedi religiose.L’attuale successo di questa forma di sfruttamento e ge-nerazione di energia è sostanzialmente dovuto alla largadisponibilità di tecnologie e prodotti sempre più affidabili,alla convenienza economica (si pensi per esempio allapossibilità di poter produrre indipendentemente da crisieconomiche e politiche, contrariamente a molte fonti oggiutilizzate) e alla valenza etica di tutte le fonti rinnovabilinell’ottica del rispetto dell’ambiente. Le tecnologie disponibili dimostrano ormai la piena ma-turità del settore che ha inoltre beneficiato di un forte ap-porto dal design e dal minor impiego di soluzioni artigia-nali e pionieristiche che permettono di realizzare impiantidalle dimensioni microscopiche fino a occupare vaste areedi territorio, soddisfacendo così utenze portatili, residen-ziali e domestiche, commerciali, industriali e produttive.L’evoluzione del settore ha portato a delineare due prin-

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fer di silicio, dette anche di prima generazione, alla risco-perta delle leghe metalliche riportate su film sottile, per laseconda generazione, alle celle organiche e multi giunzionedi terza generazione. Particolarità di questo succedersi digenerazioni è che queste non si sovrappongono o annullanoa vicenda: nascono in periodi successivi sull’esperienzadelle precedenti e si evolvono seguendo percorsi diversi.Anche qui si prospettano enormi margini di sviluppo gra-zie a continui progressi del calcolo teorico e delle nano-tecnologie che permettono di inventare nuovi materiali fo-tovoltaici ad alta efficienza. Inoltre dove non si può agiresull’effetto fisico di conversione fotovoltaica si lavora an-cora molto sull’efficienza del sistema con inverter, compo-nentistica e inseguitori che permettono di accrescere le oredi utilizzo d’impianto, riferendosi per esempio alla mediaitaliana dell'anno 2012 da un numero di ore utili di 1312a un valore di 1633 ottenendo così un incremento del 24%.Raggiunta ormai la grid parity, ovvero la convenienza di

questi tipi di impianti con quelli convenzionali, la genera-zione di energia fotovoltaica non è più solo una moda, unprodotto di settore o un’occasione basata sull’opportunitàdi cogliere il piccolo finanziamento o incentivo statale, èinvece un settore consolidato in costante sviluppo su scalamondiale in cui politiche ed economie di crescita credonoe investono. In proposito, al momento le statiche riportanoil nostro Paese come il secondo fra i produttori mondialidi energia fotovoltaica, con una crescita annua prevista di1000 MW installati; al primo posto troviamo la Germaniache ha iniziato per prima, forte di una importante sensi-bilizzazione ambientale nazionale che le ha permesso poidi costituire una filiera industriale di settore. Ben distanti seguono USA, Giappone, Cina, Spagna eFrancia che solo ora hanno incominciato a investire perprodurre energia fotovoltaica nel loro paese. In Italia, fra le prospettive di crescita, ci sono le installa-zioni presso gli enti pubblici, le scuole e le infrastrutturesanitarie che attualmente contribuiscono con il solo 3,7%degli impianti italiani pur disponendo di importanti su-perfici e rappresentando un’importante utenza.

BibliografiaAndreolli Fabio. Il fotovoltaico di nuova generazione. Dario Flaccovio Edi-tore. Palermo, giugno 2013

* Perito Industriale Laureato, delegato del Collegio dei Periti Industrialie dei Periti Industriali Laureati delle Province di Milano e Lodi presso ilComitato Elettrotecnico Italiano (CEI), sottocomitato SC65A - Sistemi eil CT45/345 - Nucleare