Il fenomeno fotovoltaico tra presente e futuro

di Roberto Napoli / professore emerito Politecnico di Torino e Consigliere Ordine Ingegneri Provincia di Torino e Filippo Spertino / Ordinario di Generazione fotovoltaica ed eolica, Politecnico di Torino, Dipartimento Energia

L’ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA DA FOTOVOLTAICO È PASSATA NEL MONDO DAI 147 TWH DEL 2020 AI 270 TWH DEL 2022, CON UN AUMENTO DI OLTRE L’80 PER CENTO. ALLA CRESCITA HANNO CONTRIBUITO CERTAMENTE LA RIDUZIONE DEI COSTI MA ANCHE L’INDISCUTIBILE E GENERALIZZATO FAVORE DELL’OPINIONE PUBBLICA. VALE DUNQUE LA PENA ANALIZZARE LO STATO ATTUALE E LE PROSPETTIVE PIÙ CREDIBILI

Per la transizione energetica ha oggi un ruolo fondamentale la produzione di energia elettrica tramite celle fotovoltaiche, basate su sottili lamine di un semiconduttore molto noto nell’elettronica, il silicio cristallino. Negli ultimi anni, il fotovoltaico (PV in inglese, FV in italiano) si è guadagnato il primo posto mondiale per le nuove installazioni di generazione elettrica, superando le fonti fossili di vario tipo (carbone, gas, petrolio), le nucleari a fissione e le altre risorse rinnovabili (da quelle sfruttate già da lungo tempo, come l’idroelettrico a quelle di recente sfruttamento, come la fonte eolica).

Vale dunque la pena analizzare lo stato attuale e le prospettive più credibili.
La storia delle celle fotovoltaiche inizia nel 1839 quando, nel corso di esperimenti su celle elettrolitiche, lo scienziato francese Alexandre-Edmond Becquerel (da non confondere col più famoso figlio, Antoine Henri) a soli 19 anni si rese conto che la tensione della batteria era maggiore se gli elettrodi venivano esposti alla luce solare. La scoperta di questo legame fra l’illuminazione e la generazione di energia elettrica portò poi alla prima cella fotovoltaica al silicio (1877), capace di generare elettricità con un rendimento dell’1 per cento.

Le basi teoriche del fenomeno fotovoltaico furono chiarite per la prima volta da Albert Einstein con la pubblicazione On a Heuristic Viewpoint concerning the Production and Transformation of Light (1905), che gli valse poi il premio Nobel anni dopo, nel 1921. Le applicazioni industriali cominciarono a svilupparsi dopo la Seconda guerra mondiale. Un forte impulso derivò dalla ricerca spaziale, che portò alla prima cella fotovoltaica a bordo del satellite Vanguard 1 (1958).

Poi lo sviluppo ha assunto connotati sempre più tumultuosi, con il costante incremento dei sistemi fotovoltaici e della loro potenza. La potenza nominale (detta anche capacità) di un sistema fotovoltaico (GWp, gigawatt di picco) si intende pari alla somma delle potenze nominali delle singole celle, considerate sottoposte a un’irradianza di riferimento corrispondente al cielo sereno nelle ore centrali della giornata soleggiata.

La capacità fotovoltaica installata nel mondo supera ormai un terawatt di picco (1.163,7 GWp nel 2022). L’incremento annuale negli ultimi anni è stato dell’ordine del 22-23 per cento (circa 200 GWp/ anno). Nel 2022 le aree geografiche che spiccano sono l’Asia-Pacifico (Cina 415 GWp, Giappone 85 GWp, India 79 GWp), l’Europa (209 GWp), gli USA (142 GWp), il Brasile (24 GWp), l’Australia (30 GWp). L’Italia figura dignitosamente con 29 GWp.
Nel 2023 la capacità fotovoltaica globale si è chiusa con un aumento record del 43 per cento (413 GWp).[...]

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