l fotovoltaico per applicazioni agricole: una soluzione contro il consumo di suolo.
FOTOVOLTAICO: LA RICERCA SULLA RESA DELLE CELLE
Il crollo dei prezzi ha dato una mano al silicio cristallino. C’è stata una stagione in cui la ricerca, per abbattere i costi di realizzazione degli impianti fotovoltaici, si stava spostando sulle alternative: materiali più economici anche se con rese minori. Poi la rapida diminuzione del costo dei pannelli fotovoltaici basati sul silicio cristallino ha riportato al centro dell’attenzione l’efficienza e la gara si è reindirizzata verso l’aumento della resa delle celle. Lo spiega Paola Delli Veneri, responsabile del laboratorio Enea per i dispostivi innovativi e del progetto per il fotovoltaico ad alta efficienza nell’ambito dell’accordo di programma Enea-Mise.
“Il silicio cristallino è una tecnologia matura: ha più di 30 anni di studi alle spalle”, ricorda Delli Veneri. “Nell’ultimo decennio le efficienze di conversione sono cresciute e, grazie all’economia di scala, i prezzi dei wafer di silicio sono scesi in modo consistente: subito prima della crisi economica iniziata nel 2008 il sogno era raggiungere per il modulo fotovoltaico il prezzo di 1 euro per watt, ora siamo a 25 – 30 centesimi. Così il fotovoltaico è diventato, in alcune zone dell’Europa e nell’Italia meridionale, competitivo rispetto alle fonti tradizionali, ha raggiunto la grid parity”.
IN ITALIA INSTALLATI OLTRE 800 MILA IMPIANTI
Oggi in Italia sono stati installati più di 800 mila impianti fotovoltaici. E la diffusione continua a crescere, anche se i produttori italiani ed europei sono stati decimati dalla concorrenza molto aggressiva delle industrie cinesi. La discesa dei prezzi del wafer è stata la chiave del successo della filiera. Le rese invece sono rimaste confinate in un range che va dal 12 al 22%. Si può fare di più?
“Questa è la scommessa d’attualità”, risponde Delli Veneri, “Anche perché oggi un elemento importante da considerare è il livello di occupazione dei suoli. Accanto alla necessità di aumentare la produzione di energia da fonti rinnovabili è andata crescendo una sensibilità ambientale che spinge a ridurre il consumo di suolo. E questo aumenta le richieste a cui deve far fronte il fotovoltaico. Ovviamente bisogna rispettare i vincoli ambientali, storici e paesaggistici e inoltre tenere presente la richiesta di evitare di occupare altro terreno, ma nello stesso tempo occorre aumentare la produzione. E per soddisfare queste due esigenze non resta che aumentare le rese”.
LA COMBINAZIONE TRA SILICIO E FILM SOTTILI
Uno dei campi più promettenti per raggiungere questo obiettivo è lo sviluppo di sistemi che permettono di combinare silicio e tecnologie basate sui film sottili. “In questo modo si più arrivare a rese vicine al 30%”, continua la ricercatrice Enea. “Uno dei filoni di ricerca considerati più promettenti è quello delle celle tandem: si tratta di due celle impilate una sull’altra. Quella in silicio cristallino assorbe la parte rossa dello spetto solare, quella basata su un film sottile costituito da nuovi materiali come la perovskite o la kesterite assorbe la lunghezza di onda corta. Con una cella tandem realizzata combinando perovskite e silicio la scorsa estate è stata misurata in un laboratorio europeo un’efficienza di conversione, definita come rapporto tra la potenza elettrica in uscita al dispositivo e la potenza solare su di esso incidente, del 28%”.
L’INTEGRAZIONE CON L’AGRICOLTURA
Un altro aspetto interessante di questo filone di ricerca è l’integrazione di vari settori produttivi. “Uno dei temi proposti in collaborazione con il dipartimento di Agraria della Federico II di Napoli è la valutazione di sistemi integrati. In pratica si tratta di calibrare il passaggio della luce in modo da ottenere vantaggi su più fronti”, continua l’esperta Enea.
Il punto è che più il pannello assorbe la luce, meglio può fare il suo lavoro di produzione elettrica. Ma in questo caso la sua presenza è difficilmente conciliabile con altre funzioni: diventa un monouso a cui viene dedicata una porzione di suolo, se non viene collocato sul tetto di un edificio. Volendo moltiplicare i pannelli, bisogna pensare anche ad altri utilizzi.
“Ad esempio se un pannello assorbe solo una parte dello spettro solare può lasciar passare abbastanza luce da permettere la crescita delle piante, rendendolo compatibile con un uso agricolo del terreno”, continua Delli Veneri. “Addirittura si può immaginare un contesto in cui, in un clima molto caldo, il pannello scherma la radiazione in eccesso agevolando il processo agricolo. Un discorso analogo vale per le finestre di un edificio: la presenza di un film fotovoltaico che trattiene solo una parte della radiazione solare permettendo una buona trasparenza è compatibile con la gradevolezza dell’uso della stanza su cui affacciano le finestre con il fotovoltaico”.