Le tecnologie per la produzione di energia elettrica dal sole sono in rapida evoluzione e i costi sono in forte calo, dando alla scienza fotovoltaica un ruolo centrale nella transizione energetica. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, per raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio entro la metà del secolo e limitare il riscaldamento globale a 1,5°C al di sopra dei livelli preindustriali, come stabilito nell’accordo sul clima di Parigi, entro il 2030 il mondo dovrà installare ogni anno una capacità solare quattro volte superiore a quella attuale. La buona notizia è che i prezzi sono diminuiti drasticamente.
Secondo un rapporto degli scienziati dell’Ipcc pubblicato all’inizio del 2022, i costi unitari del solare sono diminuiti dell’85% tra il 2010 e il 2019 e quelli dell’eolico del 55%. Ma “è probabilmente il modo più economico che l’umanità abbia trovato per produrre elettricità su larga scala”, afferma Gregory Nemet, professore dell’Università del Wisconsin-Madison e uno degli autori principali del rapporto. Tra l’impennata dei prezzi dei combustibili fossili e i timori per la sicurezza energetica causati dall’invasione dell’Ucraina da parte della Russia, lo sviluppo delle energie rinnovabili è già in corso.
Secondo un rapporto di BloombergNef, nella prima metà dell’anno gli investimenti globali in progetti solari sono aumentati del 33% rispetto all’anno precedente, raggiungendo i 120 miliardi di dollari. Per quanto riguarda l’energia eolica, l’aumento è stato del 16% a 84 miliardi di dollari. Il piano climatico di Joe Biden, in fase di approvazione da parte del Congresso degli Stati Uniti, ha dato un impulso a questa iniziativa, con 370 miliardi di dollari di incentivi fiscali pubblici destinati a ridurre le emissioni di gas serra degli Stati Uniti del 40% entro il 2030 (rispetto al 2005). “Il piano di Biden contribuirà a reintegrare l’industria dei pannelli solari negli Stati Uniti“, ha dichiarato giovedì al quotidiano francese Le Monde il direttore della European Climate Foundation Laurence Tubiana.
Secondo Nemet, è plausibile che l’energia solare da sola possa rappresentare la metà dell’elettricità mondiale entro la metà del secolo: “C’è un grande potenziale“, ha detto.
L'”effetto fotovoltaico” – il processo di generazione di elettricità dalla radiazione solare – è stato scoperto nel 1839 dal fisico francese Edmond Becquerel. Le prime celle a base di silicio sono state sviluppate negli Stati Uniti negli anni Cinquanta. Ma oggi la maggior parte dei pannelli solari è prodotta in Cina.
Secondo l‘Iea, le nuove celle fotovoltaiche in commercio sono più efficienti del 20% nel convertire la luce in energia rispetto a cinque anni fa, grazie a nuovi materiali ibridi. Le innovazioni includono i cosiddetti pannelli a “film sottile”, che sono più economici delle celle di silicio. Possono essere “stampati” su qualsiasi tipo di substrato, utilizzando inchiostri ricavati da cristalli di perovskite, un materiale scoperto nel XIX secolo dal mineralogista russo Lev Perovski. Secondo gli esperti, questa scoperta potrebbe rivoluzionare il settore, aumentando il numero di luoghi in cui è possibile produrre energia solare. Ma solo se questa nuova generazione di pannelli si degrada meno rapidamente di quella attuale e dura almeno 20 anni.
Recenti ricerche sembrano renderlo possibile. Sulla rivista Science di aprile, gli scienziati hanno riferito di essere riusciti a realizzare pannelli di perovskite con un’efficienza pari a quella del silicio. Un altro studio pubblicato su Nature punta su semiconduttori “in tandem” per aumentare la conversione energetica della gamma spettrale della radiazione solare: la perovskite per gli infrarossi e un materiale a base di carbonio per gli ultravioletti.
Il problema rimane da risolvere di notte, quando non c’è più radiazione solare. Quest’anno i ricercatori di Stanford sono riusciti a produrre una cella solare in grado di generare energia di notte sfruttando il calore generato dalla Terra. “C’è molta creatività in questo settore“, afferma Ron Schoff, responsabile della ricerca sulle energie rinnovabili presso l’Electric Power Research Institute, con sede negli Stati Uniti. L’esperto ritiene che una risposta al problema dell’aumento dell’uso del suolo per le fattorie solari sarà rappresentata dai pannelli bifacciali: essi producono elettricità su entrambi i lati grazie alla luce solare e alla luce riflessa dal terreno. Altre soluzioni si basano sull’agrivoltaico, pannelli semitrasparenti che ospitano le colture. In India, i pannelli sono stati installati sui canali per un decennio, generando elettricità e riducendo l’evaporazione. Secondo Nemet, i consumatori possono anche svolgere un ruolo modificando gli orari di consumo o unendosi in reti private secondo l’approccio di Airbnb.