Fotovoltaico

Il fotovoltaico è una tecnologia che sfrutta l'energia solare per produrre direttamente elettricità. È la tecnologia utilizzata abitualmente nei pannelli solari fotovoltaici che vediamo sulle abitazioni, sui tetti dei depositi industriali o sulle imbarcazioni. Quando viene investito dai raggi solari, il pannello solare genera l'energia elettrica per alimentare l'impianto di illuminazione e gli elettrodomestici della casa.

Come funziona un pannello fotovoltaico? Alcuni semiconduttori hanno la proprietà fisica di generare elettricità quando sono investiti da un fascio di luce perché i fotoni hanno sufficiente energia per strappare gli elettroni dalle orbite degli atomi del materiale. Questo fenomeno è detto effetto fotovoltaico.

La tecnologia fotovoltaica ha diversi impieghi nella società contemporanea.

Gli impianti fotovoltaici

Esistono impianti fotovoltaici di piccole, medie e grandi dimensioni.

• Gli impianti fotovoltaici di piccole dimensioni sono generalmente installati sui tetti o sui terrazzi delle abitazioni per produrre l'energia elettrica e cederla alla rete elettrica nazionale in cambio di una compensazione a credito sulla bolletta ( impianti grid connect ) oppure per l'autoconsumo di elettricità ( impianti stand alone ). In genere i pannelli hanno bassa potenza nominale ( fino a 20 kW ) e coprono una superficie di poche decine di metri quadri.
  

  
  
  Gli impianti stand alone sono realizzati soprattutto nelle abitazioni isolate, quelle non collegate alla rete elettrica nazionale, per soddisfare il fabbisogno di energia elettrica e rendere l'abitazione autosufficiente. Gli impianti grid connect sono, invece, installati sulle abitazioni autorizzate a vendere l'energia elettrica tramite il programma Conto Energia.

• Gli impianti fotovoltaici di medie dimensioni si estendono su una superficie di molte decine di metri quadri e hanno una potenza più alta rispetto agli impianti fotovoltaici domestici. La potenza nominale è compresa tra 20 kW e 50 kW. Sono generalmente impianti grid connect installati dalle aziende come attività secondaria.

  
  
  Esempio. Un'industria sfrutta la superficie altrimenti non utilizzata degli edifici ( es. tetti dei depositi, dei magazzini o delle fabbriche, pensiline dei parcheggi, ecc. ) per produrre elettricità da rivendere alla rete elettrica nazionale (ecoage.it). In questo modo, l'industria abbatte il costo dell'energia usata nei suoi processi produttivi primari.

• Gli impianti fotovoltaici di grandi dimensioni occupano diverse centinaia di metri quadri e raggiungono una potenza nominale superiore a 50 kW. Sono anche detti solar farm. Questi impianti sono gestiti da aziende del settore energetico che hanno la produzione di energia come attività primaria. L'elettricità prodotta dall'impianto è venduta alla rete elettrica nazionale.

  
  
  Nelle solar farm i pannelli fotovoltaici sono installati su strutture fisse o mobili che ne regolano sia l'orientamento che l'inclinazione. Alcune strutture mobili seguono meccanicamente il percorso del Sole nel cielo per massimizzare il rendimento dei pannelli solari. Questi impianti occupano vaste superfici di terreno. Per evitare che l'uso del suolo per finalità energetiche incida sulle attività agricole, secondo ecoage è preferibile realizzare le solar farm su terreni non agricoli, nelle zone aride, collinari o desertiche.

Il minifotovoltaico

La tecnologia fotovoltaica è utilizzata anche nel settore aerospaziale per fornire elettricità ai satelliti in orbita o alla stazione spaziale internazionale, nella nautica come fonte alternativa per generare elettricità nelle imbarcazioni e nel minifotovoltaico o microfotovoltaico per l'illuminazione degli ambienti non collegati alla rete elettrica.

Cos'è il minifotovoltaico? Sono pannelli fotovoltaici di piccole dimensioni usati per alimentare singoli dispositivi elettrici. Ad esempio, i lampioni alimentati da un piccolo pannello fotovoltaico integrato sono utilizzati per illuminare la segnaletica stradale nelle zone montane, un sentiero in un giardino o in una villa, ecc.

Vantaggi e svantaggi del fotovoltaico

La tecnologia fotovoltaica ha pro e contro.

I principali vantaggi sono i seguenti:

• Energia pulita e rinnovabile. Il fotovoltaico usa una fonte di energia pulita e rinnovabile. L'energia solare non si esaurisce con il consumo, non inquina l'ambiente, né emette gas serra. Pertanto, ha un impatto minore sull'ambiente e sulla salute.
• Vantaggi economici individuali. Riduce la spesa per l'energia perché favorisce l'autoconsumo di energia elettrica.
• Mix energetico. Dal punto di vista sociale, il fotovoltaico migliora il mix energetico e riduce la dipendenza energetica del paese dall'estero per soddisfare il fabbisogno nazionale di energia.

I principali svantaggi sono i seguenti:

• Fonte di energia intermittente. Il fotovoltaico usa una fonte di energia intermittente. I pannelli producono energia di giorno ma non di notte o nelle giornate nuvolose.

  Nota. Nei piccoli impianti questo handicap è stato parzialmente superato con la diffusione degli storage, dei sistemi di accumulo che permettono di stoccare l'energia prodotta dai pannelli solari per riutilizzarla in un altro momento.

• Costi di realizzazione elevati. Il costo di realizzazione degli impianti fotovoltaici è ancora elevato. Negli ultimi decenni l'economia di scala ha ridotto il costo degli impianti fotovoltaici. Tuttavia, il costo dell'energia solare per kWh non è ancora rispetto alle altri fonti di energia tradizionali. Si ammortizza in diversi anni e necessita di programmi pubblici di sostegno ( es. incentivi sulle tariffe, contributi all'acquisto, ecc. ).