Quando il sole non serve più

| Per produrre energia con il fotovoltaico finora era essenziale la presenza in cielo della nostra stella. Ora un’innovativa tecnologia permette di sfruttare i fotoni emessi dalla Terra e riflessi dalle nuvole per avere energia anche di notte

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Di Marco Belletti
Sembrerebbe che in Italia ne abbiamo combinata un’altra delle nostre. Le “tariffe incentivo” concesse per la costruzione di impianti fotovoltaici da collegare alla rete sarebbero eccessivamente elevate: in questo modo sono entrati in campo grandi speculatori che hanno esaurito in breve tempo le risorse economiche disponibili, mettendo a rischio la possibilità di produrre un effettivo beneficio nella transizione verso l’utilizzo di un’energia davvero sostenibile nell’ambito di un’economia realmente circolare.

E come se non bastasse, i controlli effettuati dal Gestore nazionale dei servizi energetici (GSE) sugli impianti soggetti ai vari “conti energia” hanno messo in evidenza la forte presenza di impianti non adeguati (anche se i dati sono aggiornati solo al 2016), facendo revocare gli incentivi al 35 per cento dei quasi 2.200 richiedenti, pari a un importo di 183 milioni di euro.

Oltre un terzo degli impianti controllati sono pertanto risultati non idonei a usufruire di tariffe incentivanti provocando in questo modo la verifica da parte degli organi di controllo anche degli incentivi riconosciuti in passato su cui privati e aziende avevano investito, pregiudicando in parte la possibilità di creare una nuova filiera economica stabile.

A mettere in evidenza questa situazione è la multinazionale canadese Solar Power Network, leader nella progettazione, costruzione e messa in funzione di impianti fotovoltaici.

L’energia solare auto-prodotta in loco sostituisce quella prodotta da fonti tradizionali – come per esempio il gas naturale – e pertanto riduce al minimo la necessità di energia dalla rete di elettrica nazionale e l’Italia potrebbe davvero ottenere vantaggi da questo sistema, ma secondo gli analisti di Solar Power Network, la scarsa diffusione del solare in autoconsumo, a livello industriale e commerciale, è determinata dal fatto che nel nostro Paese sono state attivate tariffe incentivanti esagerate, pregiudicando la reale possibilità di sviluppo del settore.

La nascita dei pannelli solari termici risale all’impero romano quando già era conosciuto il metodo per sfruttare l’irraggiamento solare con l’effetto serra creato da vetri con cui venivano chiuse le finestre delle abitazioni. Si deve a Leonardo uno studio che nel Cinquecento ipotizzò l’uso di parabole per concentrare l’energia solare, che secondo il genio toscano avrebbe potuto trovare applicazioni nell’industria dell’epoca. Nel Settecento, il chimico e biologo francese Antoine-Laurent de Lavoisier riuscì a fondere il platino – il cui punto di fusione è di 1780 gradi Celsius – riscaldandolo con la concentrazione di raggi solari.

Nel 1767 l’esploratore svizzero Horace-Bénédict de Saussure inventò un primo tipo di pannello solare: si trattava di una pentola di legno foderata di sughero nero grazie alla quale si poteva portare l’acqua a ebollizione. Nel 1830 il matematico e chimico inglese John Herschel perfezionò il sistema ideato da de Saussure, creando quella che ancora oggi è chiamata “solar cooking”.

Risale invece al 1891 la nascita del primo pannello solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria: lo brevettò lo statunitense Clarence Kemp e il suo sistema ebbe successo e si diffuse abbastanza rapidamente. Dopo la prima guerra mondiale negli Stati Uniti ai pannelli fu collegato un sistema che forniva acqua calda durante il giorno e nel 1935 fu costruito il primo edificio riscaldato da un impianto di pannelli solari termici.

Attualmente il collettore solare (cioè il classico pannello termico) è un dispositivo che converte la radiazione solare in energia termica e la trasferisce verso un accumulatore per un uso successivo di acqua calda sanitaria o per uso industriale, per riscaldare gli ambienti o per raffreddarli.

Invece, gli impianti solari termodinamici (centrali solari a concentrazione o termoelettriche) accumulano la radiazione solare e con una turbina a vapore producono energia elettrica. A differenza dei comuni pannelli solari termici (che raggiungono temperature inferiori ai 100 gradi Celsius) questo impianto genera medie e alte temperature (superiori ai 600 gradi Celsius) e trova applicazioni industriali. Questo sistema potrà presto consentire la produzione di elettricità anche in periodi di assenza del sole, per esempio di notte o con cielo nuvoloso: una soluzione realmente alternativa e rinnovabile rispetto a quelle tradizionali basate su combustibili fossili e nucleari.

Questa nuova tecnologia si basa sugli studi di Steven Novack, ricercatore all’Idaho National Laboratory, che nel 2011 riuscì a sfruttare l’energia dei raggi infrarossi provenienti dal terreno e dalle nuvole. Infatti, circa la metà dell’energia solare arriva sulla Terra sotto forma di raggi infrarossi, che sono poi riemessi dal terreno sotto forma di calore durante la notte. Semplicemente, è sufficiente raccoglierla e convertirla in energia elettrica.

Gli studi di Novack hanno dimostrato che l’84 per cento dei fotoni – cioè i pacchetti elementari di energia che costituiscono la radiazione elettromagnetica, compresa quella riemessa dalla Terra – può essere raccolto attraverso un sistema di micro-antenne con la lunghezza d’onda degli infrarossi e in questo modo è possibile intercettare sia i raggi infrarossi riemessi verso dal terreno sia quelli riflessi dalle nuvole. Ed ecco che magicamente l’impianto fotovoltaico funziona alla grande anche di notte e durante le giornate nuvolose.

Questa innovativa tecnologia ha costi più elevati rispetto al tradizionale fotovoltaico diurno, ma la sua efficienza è sensibilmente superiore. Il 45 per cento dei fotoni catturati può essere convertito in energia elettrica, circa il doppio rispetto ai sistemi tradizionali delle celle al silicio. L’unico limite per ora è trovare un modo economico per sfruttare la corrente alternata e ad alta frequenza che viene generata dall’impianto, in modo da rendere anche questa nuova tecnologia utilizzabile da tutti.

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