Molti pensano (o si illudono?) che l’energia solare possa essere una risposta ai fabbisogni energetici del mondo, o almeno dell’Italia: Purtroppo, dati alla mano, le cose sono un po’ diverse
La vostra casa probabilmente ha un contratto da 3KW e consumererà 3MWh l’anno. Un paese come l’Italia ha bisogno - a spanne - di 100GW di potenza elettrica installata, e consuma 360,000GWh di energia l’anno. La maggior parte di questa energia, circa il 70%, viene dal gas,
dal petrolio o dal carbone (soprattutto dal primo), mentre il 10% viene dall’idroelettrico, e circa altrettanto viene importato dall’estero (e almeno in parte quindi è nucleare). Se si elimina l’idroelettrico, le fonti cosiddette alternative o rinnovabili coprono circa il 2% del totale, soprattutto geotermico ed eolico, e la percentuale legata al fotovoltaico è uno zero virgola qualcosa. Il solare è uno zero virgola anche in paesi come la Germania, dove la legislazione è favorevole, e la colpa non è delle condizioni climatiche.
ALSI MITI SULL’ENERGIA SOLARE - Il problema dell’energia solare come fonte consistente di energia elettrica è che non ha un passato, non ha un presente, e - salvo miracoli - non ha un futuro. Il Sole irradia sulla terra un massimo di 1.3KW di potenza per ogni metro quadro di superficie. Siccome questa energia arriva all’equatore più che al polo Nord, più d’Inverno che d’Estate, solo di giorno e solo se non ci sono nuvole, la potenza effettivamente utilizzabile è molto di meno. La media alle nostre latitudini è di 200W al metro quadro, e la media invernale sicuramente è ben inferiore, probabilmente la metà. Ci sono due modi per produrre energia elettrica a partire dalla luce solare: usare il calore del Sole per scaldare l’acqua (solare termico), o usarlo per creare correnti elettriche tramite particolari dispositivi elettronici (solare fotovoltaico).
IL FOTOVOLTAICO - Per produrre l’energia elettrica che serve all’Italia occorrono un miliardo di metri quadri di pannelli solari, se supponiamo un’efficienza energetica del 100% (che ovviamente è impossibile), cioè 1,000kmq. Ovviamente nessuno dice di produrre il 100% dell’energia col fotovoltaico (anche perché di notte non avremmo energia, e servirebbero centrali di accumulazione idroelettrica, come quella di Presenzano, dove si pompa l’acqua in collina di giorno per produrre energia di notte facendola cadere a valle). Ma l’idea di produrre tutta l’energia col solare è un buon modo per rendersi conto dell’assurdità del solare: sicuramente produrre l’1% del fabbisogno è molto meglio, esattamente come 100mg di cianuro sono meglio di 10g. Tappezzare una superficie pari a quella della città di Roma di pannelli ha ovviamente un costo mostruoso. Facciamo dei conti a spanne: secondo Wikipedia 1Wp (Watt di picco) di energia solare costa 5€, (e 1Wp è misurato in condizioni molto ideali) quindi produrre tutta l’energia elettrica italiana implicherebbe 500-1,000 miliardi di euro di investimenti (in realtà molto di più, considerando tutta la filiera produttiva, l’installazione, i terreni…). Per l’Enea i costi sarebbero anche più alti. Investimenti una tantum, certo, ma sicuramente molto più dei 70 miliardi l’anno di bolletta energetica…
IL RENDIMENTO ENERGETICO - Nel caso dei pannelli fotovoltaici, infatti, il rendimento non è certamente il 100%, ma il 10%: occorrererebbe tappezzare 5-10 città come Roma di pannelli (dai dati Wikipedia parrebbe che bastano 700kmq di terreno per produrre tutta l’energia: questo è vero solo in assenza di nuvole, in piena giornata, col Sole a picco, e non in pieno Inverno, infatti estrapolando i dati di questo sito si arriva a 5,000kmq). Da dove viene questo 10%? Il pannello fotovoltaico è un dispositivo elettronico che converte l’energia luminosa in energia elettrica. Il Sole emette energia sotto forma di fotoni che hanno una certa energia (la quantità di fotoni per ogni livello di energia si chiama “spettro Solare“, ed è composto di luce visibile, infrarossi, ultravioletti - quelli che fanno male all’abbronzatura). Il pannello fotovoltaico è composto di un materiale semiconduttore, che ha due livelli energetici: quando arriva un fotone con sufficiente energia, una carica elettrica salta ad un livello energetico superiore e (se tutto va bene) diventa energia elettrica. Il problema è che tutta l’energia solare sotto il livello di soglia (la differenza tra i due livelli energetici, il “bandgap”) non ha alcun effetto, e tutta l’energia solare oltre il livello della soglia ha un effetto pari alla soglia stessa, e tutta l’energia in eccesso è sprecata. L’efficienza teorica della cella fotovoltaica in silicio è il 15%.
I MATERIALI E LE TECNOLOGIE - A questo punto prendete tre cose: un diamante, un cristallo Swarovski e un pezzo di vetro. Quale dei tre costa di più? Il diamante è un cristallo puro (di ossido di silicio), l’analogo di una cella fotovoltaica monocristallina (di silicio), che ha un’efficienza del 15%. Il cristallo è fatto di tanti piccoli diamanti messi assieme in maniera disordinata, l’analogo della cella fotovoltaica policristallina, che ha un’efficienza un po’ minore (e un costo molto minore). Il vetro è un diamante fuso senza alcuna struttura cristallina, e l’analogo fotovoltaico, il silicio amorfo, costa poco, ma la sua efficienza è circa il 5%. Ci sono materiali alternativi? A livello di ricerca se ne parla, in pratica tutti i pannelli che mi capita di vedere in giro sono policristallini: a meno di una rivoluzione tecnologica (per esempio, plastiche fotosensibili), il fotovoltaico è una curiosità tecnologica senza molta rilevanza sul piano energetico.
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