Energie alternative
Spremere il Sole
Il fotovoltaico di ultima generazione scommette su nuovi materiali e molecole organiche, comprese le bucce d’arancia e di melanzana. Ma richiede forti investimenti di base
LA RICHIESTA CRESCENTE di energia e il problema della sostenibilità ambientale ci impongono di utilizzare in modo sempre più massiccio le fonti di energia alternativa. Il loro successo dipenderà dalla loro efficienza - cioè da quanta energia esse saranno in grado di produrre in eccesso rispetto a quella spesa; e da altri fattori cruciali quali i costi di fabbricazione e la durata nel tempo. La buona notizia è che oggi disponiamo di una risposta potenzialmente efficace, che deriva dall’utilizzo dell’energia del sole tramite la tecnologia del fotovoltaico. Il meccanismo alla base del funzionamento di un pannello fotovoltaico è piuttosto semplice: grazie all’assorbimento della radiazione luminosa (fotoni) proveniente dal sole vengono generati elettroni di conduzione (e quindi una corrente elettrica) in un materiale, per esempio un semiconduttore. La radiazione solare presenta un massimo di intensità a lunghezze d’onda tra 400 e 700 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro: per un confronto, i comunissimi laser rossi emettono luce a una lunghezza d’onda di 630 nanometri), per cui i materiali impiegati devono avere assorbimenti ottimali in quelle regioni dello spettro della luce. In linea teorica, ogni singolo fotone che raggiunge il materiale della cella potrebbe produrre un elettrone (efficienza 100%). UNA IMMENSA PIANTAGIONE NEL SAHARA In pratica non è così. L’efficienza dei moduli fotovoltaici in commercio (il 95% sono in silicio, gli altri impiegano sottili film di tellururo di cadmio o silicio amorfo) raggiunge valori di circa il 10-15%. Solo alcuni possono raggiungere efficienze oltre il 40% tramite l’impiego di nuovimateriali,peresempiol’arseniuro di gallio e indio - impiegato però in pannelli di seconda generazione, con costi di produzione troppo elevati. Come si diceva, infatti, l’efficienza non è l’unico fattore da tener presente. Altri importanti aspetti sono appunto i costi di fabbricazione, la leggerezza, la flessibilità, i tempi di vita. Lo sviluppo di una tecnologia fotovoltaica innovativa che possa diventare economicamente sostenibile e competitiva rispetto ad altre strategie energetiche (per esempio quella basata sul nucleare) richiede quindi forti investimenti sulla ricerca di base. Questa è la scommessa che già da diversi anni si presenta ai singoli paesi e alle comunità sovranazionali. In Italia, purtroppo, quando si parla di investimenti sulla ricerca di base ci si trova contro a molte resistenze: è davvero utile alla società? La tecnologia del fotovoltaico è invece un buon esempio di sinergia tra ricerca fondamentale e innovazione industriale. D’altra parte anche con la tecnologia attuale le potenzialità del fotovoltaico sono enormi. Alcune organizzazioni stanno elaborando un progetto per una piantagione fotovoltaica nei deserti. I numeri sono impressionanti. Una piantagione di circa 300km quadrati nel Sahara (in proporzione un piccolo quadratino nello sterminato deserto) con pannelli fotovoltaicialsiliciopotrebbesoddisfareil fabbisogno energetico di tutto il mondo. Ma torniamo alla ricerca sui materiali e alle novità introdotte negli ultimi anni con la realizzazione delle celle foto-voltaiche di terza generazione, basate su composti organici (molecole, polimeri) o composti ibridi inorganico-organico. La possibilità di sostituire parte dei materiali inorganici usati correntemente nelle celle di prima e seconda generazione (il silicio in primis) con composti organici quali molecole e polimeri facilmente realizzabili con l’impiego della nanotecnologia , leggeri, flessibili e dal costo estremamente contenuto, apre entusiasmanti prospettive. Per esempio, è già possibile sintetizzare composti molecolari attivi con bande di assorbimento modulabili, al fine di ottimizzare in maniera fine l’assorbimento di luce solare con efficienze che raggiungono il 12%. Certamente la comprensione dei meccanismi fisici alla base dell’assorbimento e generazione di elettroni nei sistemi organici e quindi laloroottimizzazionerichiedeulteriori sforzi (cioè investimenti). In Italia ci sono però già molte realtà di ricerca attive in questi ambiti. Per esempio gli Istituti di Nanoscienze del CNR nelle sedi di Lecce e Modena, o quello di Scienze e Tecnologie molecolari del CNR a Perugia, sono impegnati sia nella fabbricazione dei materiali organici, sia nello sviluppo di modelli per capire i meccanismi fondamentali con cui la luce genera le cariche e la corrente elettrica in questi sistemi foto-voltaici di terza generazione. TUTTA LA FILIERA PRODUTTIVA IN ITALIA Al CNR di Messina invece si studiano celle organiche basate su pigmenti naturali, quali quelli presenti nel succo d’arancia rossa di Sicilia o nella buccia delle melanzane. Sarebbe senza dubbio lungimirante puntare sulla ricerca delle nuove generazioni di fotovoltaico organico, così da avere, un giorno, tutta la filiera di produzione in Italia - e non come avviene con la tecnologia fotovoltaica basata sul silicio o su altri semiconduttori, che è quasi interamente appannaggio di multinazionali americane e cinesi. Con il fotovoltaico di terza generazione abbiamo un’opportunità da sfruttare.
Gli studi per quanto siano assolutamente apprezzabili sono nettamente allo stato embrionale,oltre gli ingenti investimenti quanta strada dovrà fare la ricerca a riguardo.La speranza che si affaccia dalla ultimissima tragedia nipponica,è che gli investimenti sul nucleare in Italia e all'estero verranno dirottati verso le energie rinnovabili,anche perchè oltre l'esaurimento dei materiali fossili,l'energia che ne deriva risulta assai negativa per l'ecosistema come tutti sanno.
Ho idea che i liberisti puri,luminari economici-politici e imprenditoria dovranno rallentare l'economia planetaria ad iniziare dai paesi emergenti asiatici,tutti più poveri ma vivi e un pò più sani,si spera!
@ Dalida @
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