Nel marzo 1958, dalla base di Cape Canaveral fu lanciato un razzo che trasportava il satellite Vanguard 1: una piccola sfera di alluminio con un peso di 1,46 chilogrammi, il primo dispositivo a utilizzare celle fotovoltaiche in orbita. Per sicurezza, uno dei due trasmettitori del satellite era alimentato da batterie al mercurio, le quali però si esaurirono dopo appena tre mesi. Grazie all’effetto fotoelettrico, le sei piccole celle in silicio monocristallino – che assorbivano luce (fotoni) a livello atomico e rilasciavano elettroni – potevano erogare una potenza complessiva di un watt, che ha alimentato un radiotrasmettitore fino al maggio 1964. Tutto questo fu possibile perché, nello spazio, il costo non era rilevante.
A metà degli anni Cinquanta, le celle fotovoltaiche costavano intorno ai 300 dollari per watt. Il prezzo scese a circa 80 dollari per watt a metà degli anni Settanta, fino a 10 dollari verso la fine degli anni Ottanta, a un dollaro nel 2011 e, alla fine del 2019, le celle fotovoltaiche erano vendute a un prezzo tra gli 8 e i 12 centesimi per watt, ed è sicuro che il costo calerà ulteriormente (certo, quello per l’installazione dei pannelli e della relativa attrezzatura necessaria alla produzione di elettricità è considerevolmente piú elevato, a seconda delle dimensioni del progetto: oggi gli impianti possibili spaziano da piccole installazioni sul tetto di una casa a grandi campi di pannelli solari nel deserto).
Vista aerea della centrale elettrica Ouarzazate Noor in Marocco.
Con una potenza di 510 MW, è il più grande impianto fotovoltaico del mondo. Si tratta di una buona notizia, dato che le celle fotovoltaiche hanno una densità di potenza più alta di qualsiasi altra forma di conversione di energie rinnovabili. In media in un anno raggiungono già i dieci watt per metro quadrato nelle zone più soleggiate, una potenza superiore di almeno un ordine di grandezza rispetto alla capacità dei biocombustibili. E con i futuri miglioramenti nell’efficienza di conversione e nelle tecnologie di inseguimento solare, dovrebbe essere possibile avere tra il 20 e il 40 per cento del fattore di capacità annuale. Ma ci è voluto parecchio tempo per arrivare a questo punto.
Edmond Becquerel descrisse per primo l’effetto fotovoltaico osservato in una soluzione chimica nel 1839, e William Adams e Richard Day lo riscontrarono nel selenio nel 1876. Le opportunità commerciali si presentarono solamente con l’invenzione della cella fotovoltaica da parte dei Bell Telephone Laboratories nel 1954. Anche allora, il costo per watt restava intorno ai 300 dollari (equivalenti a 2300 dollari attuali) e, a esclusione dell’utilizzo in qualche congegno sperimentale, si trattava di una tecnologia priva di valore pratico. Fu Hans Ziegler, un ingegnere elettronico dell’esercito statunitense, a far abbandonare la decisione inizialmente presa dalla marina statunitense di alimentare il Vanguard solamente tramite batterie. Negli anni Sessanta, le celle fotovoltaiche resero possibile l’impiego di satelliti molto piú grandi, che rivoluzionarono le telecomunicazioni, le attività di spionaggio dallo spazio, le previsioni del tempo e il monitoraggio degli ecosistemi. Con il diminuire dei costi, le applicazioni possibili si moltiplicarono, e le celle fotovoltaiche iniziarono a fornire energia a fari, impianti per l’estrazione di petrolio e gas dai fondali marini e passaggi a livello.
Ho comprato la mia prima calcolatrice scientifica a energia solare – la Texas Instrument TI-35 Galaxy Solar – quando fu introdotta sul mercato nel 1985. Le sue quattro celle (ognuna di circa 170 millimetri quadrati) funzionano ancora bene dopo piú di trent’anni. Ma per generare davvero energia elettrica tramite impianti fotovoltaici si dovette attendere un ulteriore declino dei prezzi dei pannelli. Nel 2000, gli impianti fotovoltaici fornivano meno dello 0,01 per cento dell’elettricità globale; dieci anni più tardi, la quota è salita di un ordine di grandezza, fino allo 0,16; e nel 2018 si è attestata al 2,2, una percentuale ancora modesta se paragonata alla quota di elettricità prodotta in tutto il mondo dalle centrali idroelettriche (quasi il 16 per cento nel 2018).
In alcune regioni particolarmente soleggiate, la produzione di elettricità da fonti solari ha già il suo peso, ma in termini globali ha ancora molta strada da percorrere prima di poter rivaleggiare con l’energia fornita dal movimento delle masse d’acqua. Nemmeno la proiezione piú ottimista – quella realizzata dall’International Renewable Energy Agency – prevede che l’energia erogata dagli impianti fotovoltaici possa colmare tale scarto entro il 2030. Ma entro quell’anno le celle fotovoltaiche potrebbero arrivare a produrre il 10 per cento dell’elettricità mondiale. Per quella data, saranno passati circa settant’anni dal momento in cui le piccole celle fotovoltaiche del Vanguard 1 hanno cominciato ad alimentare il suo trasmettitore, e circa centocinquanta da quando l’effetto fotovoltaico fu scoperto per la prima volta in un solido.
Le transizioni energetiche su scala globale richiedono tempo.
Tratto dal libro di Vaclav Smil “I numeri non mentono”
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