Rinnovabili •

I numeri del fotovoltaico nazionale

Secondo uno studio SRM-Studi e Ricerche per il Mezzogiorno, il comparto fotovoltaico in Italia si è contraddistinto per un rilevante dinamismo: una crescita costante del numero di impianti e della potenza installata

Nell’ambito del suo Osservatorio indirizzato al mondo energetico, SRM – Studi e Ricerche per il Mezzogiorno (centro studi collegato al Gruppo Intesa Sanpaolo) ha elaborato una serie di studi raccolti in una collana dal titolo “Le fonti rinnovabili”. Sul sito www.sr-m.it sono già disponibili i primi due quaderni dedicati al solare fotovoltaico e all’eolico.

Sul primo di questi due comparti, il fotovoltaico, SRM ha scelto di dedicare la propria attenzione in questo articolo, un settore che negli ultimi anni si è contraddistinto per un rilevante dinamismo.

Osservando il suo andamento negli ultimi anni è, infatti, possibile rilevare come sia i dati relativi al numero di impianti presenti sul territorio nazionale sia quelli riferiti alla potenza installata fanno registrare un andamento in costante crescita.

La numerosità degli impianti, in particolare, è passata dagli oltre 7.600 del 2007 ai 156 mila del 2010; mentre riguardo alla potenza, dagli 87 MW del 2007 si è arrivati ai 3.470 del 2010. Si è visto, inoltre, come la potenza sia cresciuta più che proporzionalmente rispetto alla numerosità in quanto nel tempo sono entrati in esercizio impianti di dimensioni più grandi. Tale dinamica è confermata dalla taglia media degli impianti esistenti che nel 2010 è giunta ad essere di 22,2 kW contro gli 11,4 kW del 2007.

Anche i dati riferiti all’anno appena trascorso confermano tale andamento: ad inizio 2012 gli impianti installati sul territorio nazionale sono più di 322 mila per oltre 12,5 MW di potenza con dei trend di crescita che, rispetto agli inizi del 2011, fanno registrare il raddoppio il termini numerici ed un incremento di oltre il 250% in termini di potenza. Questa situazione, derivante da una aumento delle domande di autorizzazione, ha interessato tutte le aree d’Italia.

Dai dati disponibili emerge, inoltre, come in riferimento alla potenza installata è il Sud la macroarea maggiormente energifera con circa il 38% del dato Italia, segue il Nord Est con il 23,7% e, infine, Centro e Nord Ovest con entrambi circa il 19% del totale. In termini di singole regioni, invece, è la Puglia a mostrare il valore più alto di potenza, seguita da Lombardia ed Emilia Romagna nel Nord e dal Lazio nel Centro Italia.

La diffusione del fotovoltaico vede, quindi, le regioni meridionali in una posizione di rilievo rispetto alle altre aree del Paese, con particolare rilevanza per Puglia, Sicilia, Sardegna e Campania. Ed è proprio in Puglia e nelle due Isole maggiori che si concentrano circa i due terzi del complesso degli impianti presenti nella macroarea.

In termini di numerosità degli impianti, invece, circa un terzo di quelli censiti è dislocato nelle regioni del Nord Est, seguito da Mezzogiorno e Nord Ovest con, rispettivamente, circa il 27% e il 23% del totale nazionale. La regione con il maggior numero di impianti installati è la Lombardia, seguita da Veneto ed Emilia Romagna. Al Sud si distingue la Puglia e al Centro il Lazio.

Un ulteriore punto d’analisi riguarda, poi, la scomposizione degli impianti per classi di potenza: si osserva come quelli al di sotto dei 20 kW rappresentano circa l’88% del totale nazionale e assorbono il 13,6% della potenza complessiva. Viceversa, agli impianti che superano i 50 kW è ascrivibile quasi l’83% della potenza complessiva, pur rappresentando, in termini numerici, meno del 9% del totale.

La situazione analizzata conferma quanto già in atto negli anni precedenti e rappresenta una chiara risposta alle sfide europee a sostegno delle energie pulite. L’Italia, come molti altri Paesi comunitari, negli ultimi anni ha iniziato a modificare il mix della propria produzione energetica incentrando maggior interesse sull’uso delle fonti rinnovabili.

Per la crescita del settore fotovoltaico, in particolare, un ruolo di primo piano è stato giocato dai sistemi incentivanti (che per gli impianti entrati in funzione nel 2010, risultava tra i più generosi al mondo). Il costo di produzione da fonte fotovoltaica è, infatti, ancora superiore a quello di generazione da fonti tradizionali e ciò fa si che la produzione di energia attraverso tale tecnologia non sia ancora del tutto appetibile. Tutto ciò rende la presenza di un meccanismo incentivante una condizione quasi indispensabile per l’esistenza di un mercato del fotovoltaico.

Va detto, in merito, che in tutti gli Stati l’espansione economica che ha caratterizzato il settore nell’ultimo decennio è stata consentita in parte proprio dal sostegno pubblico che, attraverso agevolazioni di vario tipo, ha supportato gli investimenti in questo campo.

Nel nostro Paese, grazie al sostegno ricevuto, il comparto ha, quindi, vissuto una rilevante espansione permettendo di avanzare sulla strada dello sviluppo anche nei momenti più difficili connessi alla crisi economica. In tale fase, infatti, gli investimenti green oriented hanno assunto nell’ambito degli interventi governativi l’importante ruolo di driver dello sviluppo ed i nuovi sistemi sono diventati un’alternativa concreta alle tecniche di generazione tradizionale, seppure i costi non siano ancora competitivi con quelli degli altri settori energetici.

A dimostrazione di quanto l’espansione del settore fotovoltaico ha inciso sullo sviluppo dell’economia del nostro Paese basta osservare la trasformazione a cui si è assistito nel mercato del lavoro. Grazie alla creazione di nuove professionalità o alla conversione/sostituzione di alcune tipologie di lavoro esistenti come conseguenza dello spostamento della produzione dalle tecnologie tradizionali verso quelle rinnovabili, gli occupati diretti nel fotovoltaico sono passati da poche centinaia del 2002 a ben oltre i 18.000 del 2010. E proprio l’anno 2010 ha visto una notevole crescita di questo mercato che, tradotta in termini di impatto occupazionale, ha significato un aumento del 230% nel numero dei lavoratori impegnati nel settore rispetto al dato del 2009. Non mancano gli ostacoli allo sviluppo del settore e le analisi sui POLI fotovoltaici del Paese ma per approfondire questi occorre leggere il paper…

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Batterie al sodio allo stato solido

Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al sodio allo stato solido
via Depositphotos

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na2Sx come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • fotovoltaico materiale quantistico

Fotovoltaico, ecco il materiale quantistico con un’efficienza del 190%

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

fotovoltaico materiale quantistico
via Depositphotos

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.