Mercato del fotovoltaico
Stato e possibili evoluzioni

 

La tecnologia delle celle fotovoltaiche basate sul silicio cristallino e' attualmente molto affidabile dato che questo materiale ha caratteristiche fisiche e chimiche che determinano un' estrema robustezza e affidabilità.

Anche l'efficienza nella trasformazione diretta da energia solare in energia elettrica, per questa tecnologia  e' ottima  e sul mercato sono disponibili prodotti con un rendimento che supera il 18 % , come le Sanyo HIT, mentre a livello sperimentale si raggiungono valori  prossimi al 30 percento.

Tuttavia l'ottima affidabilità nel tempo e la buona efficienza di trasformazione raggiunta oggi dall'industria fotovoltaica, non bastano a rendere competitivo il costo dell'energia elettrica prodotta in questo modo rispetto ai sistemi tradizionali; in questo articolo proviamo ad analizzare il mercato e le prospettive di sviluppo.

Innanzi tutto al costo dell'energia elettrica da fonte fotovoltaica concorrono diversi fattori  relativi alle singole fasi della lavorazione del modulo e dell'impianto; il costo nella produzione della cella è quello che incide maggiormente ma è anche quello che più potrà essere ridotto dallo sviluppo industriale legato  al crescente mercato internazionale.

La materia prima,  il silicio, concorre in modo importante ai costi finali del kwh fotovoltaico, infatti pur essendo un elemento molto diffuso, necessita di un grado di purezza difficile da ottenere a basso costo.
E' l'energia necessaria alla produzione che determina il costo  di produzione del silicio di grado elettronico ( quello usato attualmente per la produzione di celle fotovoltaiche sia mono che policristalline ) ; basti pensare che per produrre 1 kg di silicio cristallino occorrono circa 600 kwh di energia elettrica corrispondenti a circa 19 kwh di energia per ogni fetta di silicio.
La fetta di silicio una volta trasformata in cella fotovoltaica impiegherà circa 8 anni per produrre l'equivalente dell'energia spesa per la sola quota necessaria alla produzione della cella e contribuirà ai costi per 1,5 euro per ogni Watt prodotto.

A prima vista o meglio dire “svista” alcuni potrebbero sostenere che la tecnologia del fotovoltaico non conviene ne economicamente ne energeticamente... ma non è cosi; vediamo di approfondire e di capire il perché.

 

Il fatto chiave è che a livello teorico non è necessario usare silicio di grado elettronico per produrre celle solari fotovoltaiche ma basterebbe silicio con grado di purezza e costo energetico inferiore; tuttavia tale tipo di silicio, detto di “grado solare” non viene realmente impiegato e prodotto semplicemente perché l'industria del fotovoltaico attualmente trova sul mercato gli scarti del silicio “elettronico” a costi inferiori a quelli dovuti eventualmente per produrre silicio di grado solare.

 

Tali scarti vengono venduti sul mercato ad un costo che corrisponde a circa 1/5  del costo 'pieno' e l'industria del fotovoltaico li rifonde e a seconda del processo usato può produrre celle solari monocristalline o policristalline.

 

Il costo energetico relativo alla rifusione del silicio di scarto e della successiva riproduzione della 'fetta' è di circa 3 kwh per ognuna, con un tempo  di ritorno 'energetico' pari a circa 1,2 anni e un costo al Watt di a circa 0,8 euro/watt considerando anche i costi per l'acquisto degli scarti.

Come si può notare l'utilizzo dello scarto del silicio di grado elettronico per produrre celle fotovoltaiche instaura una serie di limiti ed incomprensioni che possono confondere le idee;

 

Per esempio alcuni nel calcolare il ritorno energetico delle celle solari contano anche l'energia necessaria a produrre gli scarti e questo secondo il mio punto di vista non è corretto.

In primo luogo perché se non venissero riutilizzati per la produzione di celle fotovoltaiche il loro costo energetico andrebbe perso del tutto, inoltre se non esistesse il silicio di scarto dell'industria elettronica, l'industria del fotovoltaico dovrebbe produrre ed usare silicio di grado solare che ha un costo energetico molto inferiore .

 

Si pensi infatti che l'attuale metodo di produzione di silicio di grado solare brevettato dalla Union Carbide costerebbe energeticamente circa 1/6 rispetto al  metodo di produzione del silicio di grado elettronico.

Inoltre un industria basata sugli scarti vive finché ci sono scarti a sufficienza per soddisfare la domanda.... cosa che attualmente non è più vera.

 

Infatti la domanda mondiale di pannelli solari fotovoltaici ha ormai superato la capacità produttiva basata sugli scarti e quindi molti produttori stanno investendo in soluzioni alternative che hanno lo scopo indiretto di uscire da questa situazione di stallo.

 

 La crescente domanda di silicio sta determinando un'altra condizione interessante; la crescita del costo del silicio di scarto.

Questa valorizzazione incredibile degli scarti ha portato il prezzo della produzione di silicio di grado solare a valori competitivi e questo è naturalmente molto positivo dato che la prossima evoluzione del mercato su questa tecnologia farà si che svanisca il problema della reperibilità di silicio elettronico di scarto e stabilizzerà al ribasso i costi del silicio di grado solare.

 

 

La soluzione di produrre direttamente silicio di grado solare non è tuttavia l'unica strada di sviluppo perseguibile.

Esiste infatti anche la possibilità di produrre celle fotovoltaiche attraverso la deposizione di uno strato sottilissimo di silicio di grado elettronico su di un substrato inerte isolante.
Il vantaggio di questa tecnologia è dovuto principalmente al fatto che viene utilizzata una quantità di silicio infinitesimale rispetto alla produzione in wafer tradizionale e questo renderebbe di fatto inutile la produzione di silicio di grado solare dato che gli scarti del silicio 'elettronico' diventerebbero immediatamente sufficienti a sostenere la domanda per decenni.
Tale sistema molto promettente è già una realtà dato che un'azienda produce dal 15 Marzo 2006 moduli fotovoltaici in questo modo .
http://www.csgsolar.com/

Tornando alla parte iniziale dell'articolo, al costo dell'energia elettrica prodotta da impianti fotovoltaici  è necessario considerare anche altri costi oltre che a quelli della produzione delle celle.

Si pensi infatti ai costi per le strutture di sostegno, per le apparecchiature elettroniche, per l'installazione e la manutenzione dell'impianto... tutti costi che incidono in modo significativo sul costo finale del kwh fotovoltaico e che difficilmente potranno essere ridotti significativamente.

 

Tuttavia se da un lato la competitività del kwh fotovoltaico non può essere migliorata oltre un certo limite, dall'altra i  costi crescenti dell'energia elettrica da fonte convenzionale e la crescente consapevolezza dei costi 'nascosti, e mai pagati, dovuti l' utilizzo delle fonti fossili che l'ambiente sta' incominciando a presentare, contribuiranno a rendere sempre più competitiva la produzione elettrica fotovoltaica .

Esistono anche altri fattori che rendono interessante lo sfruttamento 'fotovoltaico' dell'energia solare  ; in evidenza la particolarità di poter produrre durante le ore di maggior richiesta di energia elettrica e la possibilità di poter impiegare spazi inutilizzabili in qualsiasi altro modo e quindi  di valore nullo ( i tetti ) .
Altro fattore interessante e intrinseco in questa tecnologia riguarda il fatto di poter organizzare  la produzione in modo distribuito sul territorio con evidenti vantaggi nella rete di distribuzione e nell'efficienza elettrica in genere.

 

Fabrizio.