“Il sole è portatore di vita”. Ramses II.
Il culto del sole è antico quanto l’umanità stessa. Dall’esultanza azteca di Tonatiuh al venerato Ra dell’Antico Egitto, le rappresentazioni del sole come forza pura e onnipotente hanno saturato le culture di tutto il mondo. Tuttavia, mentre numerose religioni politeiste continuano a riconoscere il sole come divinità o spirito divino, il culto solare ha preso una piega scientifica e tecnologica, nel tentativo di trasformare il modo in cui la vita sulla terra è e continua a essere alimentata. Un’espressione dell’energia solare sono i pannelli fotovoltaici.
Il progetto
I pannelli fotovoltaici, più comunemente noti come pannelli solari, hanno rivoluzionato il concetto di energia rinnovabile sostenibile. Basati sulla conversione di diverse forme di energia, questi pannelli sono costituiti da celle solari che assorbono la luce del sole. Questo processo di assorbimento provoca un rilascio di energia elettrica e quindi la luce visibile del sole viene convertita in elettricità.
Conosciuto come effetto fotovoltaico, questo fenomeno fu scoperto per la prima volta nel 1839 da Edmund Bacquerel, uno scienziato francese di soli 19 anni. Tuttavia, solo più di 40 anni dopo si cominciò a riconoscere il potenziale di questo effetto. L’inventore americano Charles Fritts creò nel 1883 una cella solare funzionante a base di selenio. Realizzò il dispositivo che divenne la base per gli attuali pannelli solari. Convertendo circa l’1-2% della luce solare che cadeva sulla cella in corrente elettrica, la sua cella aveva un’utilità limitata. Questo fu l’inizio di una rivoluzione nella generazione di energia.
Brevetti e perseveranza
La fine del XIX secolo e l’inizio del XX furono l’inizio dei brevetti relativi all’energia solare e all’effetto fotovoltaico. Gli investitori statunitensi si affrettarono a proteggere le loro idee sui dispositivi a energia solare già nel 1888. Quell’anno l’inventore Edward Weston ottenne due brevetti per celle solari in grado di “trasformare l’energia radiante del sole”. Nel 1897, l’inventore americano Harry Reagan brevettò delle batterie termiche che si basavano sul calore solare. Nel 1913 William Coblentz brevettò generatori termici di tipo simile.
Comunque, questa corsa a riconoscere e raccogliere i potenziali benefici dell’effetto fotovoltaico non è diventata commercialmente fattibile fino alla metà del XX secolo. I Bell Laboratories, oggi parte di Nokia, si resero conto che il silicio era un materiale superiore per le celle solari rispetto al selenio utilizzato da Fritts. Nel 1954, gli scienziati Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson produssero una cella solare con un’efficienza del 6%. In definitiva, crearono un dispositivo pratico per convertire l’energia solare in elettricità.
Anni luce avanti
A partire dagli anni Cinquanta, si sono registrati rapidi sviluppi nel miglioramento dell’efficienza e dell’uso delle celle solari. L’azienda statunitense Hoffman Electrics nel 1957, i Bell Laboratories nel 1962 o il Giappone nel 1963 sono solo esempi di grandi risultati nel miglioramento dei sistemi fotovoltaici che utilizzano l’energia solare in modo efficiente.
Sebbene i costi siano ancora proibitivi, l’uso del silicio e le pressioni energetiche globali hanno spinto i gruppi di ricerca privati e governativi verso soluzioni più economiche. Il debutto del “Solar One”, un edificio residenziale alimentato a energia solare lanciato dall’Università del Delaware nel 1973, creò un clima di entusiasmo intorno al potenziale di vasta portata dell’energia solare per l’approvvigionamento e il sostegno delle abitazioni in tutto il Paese. Inoltre, la crisi energetica degli anni ’70 portò il Congresso degli Stati Uniti ad approvare il Solar Energy Research, Development and Demonstration Act del 1974. Si trattava di un atto d’impegno per rendere l’energia solare praticabile e accessibile per l’uso pubblico. Durante questo periodo, il costo delle celle solari è stato ridotto da 100 dollari per watt a 20 dollari. Questa possibilità ha migliorato notevolmente l’accessibilità dell’energia solare.
Nel 1986, ARCO Solar Inc. raggiunse un altro importante traguardo. Con il lancio della G-400, la prima cella solare commerciale al mondo, ARCO aveva realizzato un prodotto economicamente valido. L’azienda fu poi venduta a Siemens per 36 milioni di dollari nel 1989. Queste celle a film magro costituirono un precedente e continuarono a essere prodotte e perfezionate in tutto il mondo per tutti gli anni Novanta. Dagli aeroplani a energia solare nel 1996 alle tegole solari nel 1998, la spinta verso la produttività del fotovoltaico stimolò incredibili innovazioni ed esplorazioni nel corso del XX secolo.
Sufficienza solare
Dall’inizio del millennio, l’uso delle celle solari per generare enormi quantità di energia domestica e commerciale è emerso come un modo cruciale per ridurre la dipendenza da forme di energia non rinnovabili. Da settore di nicchia con applicazioni su piccola scala, i sistemi fotovoltaici sono ora una fonte di energia mainstream. Si stima che entro il 2030 alimenteranno 100 milioni di famiglie in tutto il mondo.
I programmi nazionali focalizzati sull’aumento della capacità del fotovoltaico sono stati determinanti per migliorarne l’utilizzo e la scalabilità. Il Regno Unito ne è un esempio: nel 2011, nell’ambito dell’Energy Act del governo, è stato istituito il Green Deal, che prevedeva sovvenzioni e prestiti senza interessi per l’acquisto di pannelli solari per la propria abitazione. Sebbene questo programma sia terminato nel 2015, oggi lo schema ECO4 permette alle persone di qualificarsi per ottenere pannelli solari finanziati se soddisfano determinati criteri basati su età, reddito e capacità.
Nel 2022, lo stato tedesco del Meclemburgo-Pomerania ha previsto uno stanziamento di 10 milioni di euro per sostenere la diffusione di moduli solari con potenza fino a 600 W su balconi, terrazze e facciate. Inoltre, il governo ha introdotto sgravi fiscali per i cittadini che introducono impianti fotovoltaici di piccola taglia nelle loro case, oltre a rimuovere gli ostacoli burocratici per migliorare l’installazione e la consegna di tali celle.
Esempi in altri continenti
Il Ruanda e il Malawi sono due Paesi che stanno utilizzando l’energia solare per trasformare le loro economie. Il Ruanda è all’avanguardia nel collegare le comunità più remote all’energia elettrica. Nel 2017 ha ricevuto un Fondo strategico per il clima di 21,4 milioni di dollari per portare l’elettricità off-grid nei villaggi di tutto il Paese. Anche il Malawai si sta tuffando a capofitto nel fotovoltaico sostenibile. Ne sono un esempio le pompe per l’acqua a energia solare, l’internet a energia solare e l’elettricità nelle scuole superiori, promosse da ONG come il Moving Windmill Project. Un parco solare da 50 MW nel villaggio Ulalo Nyirenda del Malawi, che genererà 1.000 MW entro il 2025, consolida ulteriormente questa nazione dell’Africa sud-orientale come leader nella fornitura di energia elettrica equa e conveniente attraverso la tecnologia fotovoltaica.
Attualmente, tuttavia, il principale fornitore di energia elettrica a energia solare è la Cina. Con una capacità fotovoltaica di oltre 300.000 MW, la Cina domina il campo rappresentando oltre il 33% del totale delle installazioni fotovoltaiche globali. Tuttavia, dato che supporta solo il 3,5% dell’intera popolazione del Paese, i Paesi del Sud America stanno facendo passi da gigante nel fornire energia solare a fasce più ampie della loro popolazione. Il Cile è in assoluto il leader mondiale in questo senso. Sfrutta il deserto di Atacama, privo di nuvole, per fornire elettricità solare al 18% dei suoi quasi 20 milioni di abitanti. L’Honduras si piazza al secondo posto. Con una serie di riforme politiche, oltre un decennio fa, ha spostato la produzione di energia elettrica del Paese dal 30% al 65% di fonti rinnovabili, di cui oltre il 10% derivante da pannelli solari. La Grecia, baciata dal sole, è al quarto posto e produce il 12% della sua energia elettrica da fonti solari.
Verso un futuro più luminoso
Il secolo scorso ha visto cambiamenti e trionfi esponenziali nel campo delle scoperte scientifiche e tecnologiche. Sfruttare l’energia del sole per alimentare tutta una serie di applicazioni, dagli aerei alle pompe dell’acqua, fino a vaste fasce della popolazione mondiale, è un risultato che si deve in gran parte ai primi esperimenti fotovoltaici di Bacquerel e Fritts del XIX secolo.
Eppure, se guardiamo ai progressi compiuti grazie al fotovoltaico, non ci troviamo forse vicini ad atti di omaggio alle divinità cosmiche di Tonatiuh e Ra? Continuiamo a riconoscere e a cercare l’energia del sole, che alimenta il nostro mondo e quelli a venire. Ci impegniamo in un’interpretazione moderna di ciò che significa adorare il sole: il sole rimane il portatore di vita, da cui dipendiamo.
