L’energia solare sarà in cima alla lista delle fonti di energia elettrica entro il 2050. L’aumento della produzione e il progresso tecnico fanno ben sperare per il successo della transizione energetica.
In sostanza, la radiazione solare è la sola e unica fonte di energia rinnovabile sulla Terra. Nel corso di un anno, questa manna celeste perfettamente gratuita distribuisce l’equivalente di un barile (159 litri) di petrolio su ogni metro quadrato, almeno nelle regioni più soleggiate del pianeta... come il Vallese, per esempio.
La nostra capacità di convertire questa radiazione in energia elettrica è in continua crescita. Non solo per i miglioramenti tecnici dei collettori fotovoltaici, ma anche - e soprattutto - per l’esplosione dell’offerta e della domanda di moduli solari. Nel 2023 saranno installati quasi 375 GW (gigawatt) di pannelli. Si tratta di un numero quattro volte superiore a quello del 2019 e venti volte superiore a quello del 2010. È molto, ma ancora troppo poco. Christophe Ballif, responsabile del Laboratorio di fotovoltaico dell’EPFL di Neuchâtel, propone questo calcolo: "Entro il 2050, l’umanità dovrà sostituire l’80% dei combustibili fossili attualmente utilizzati con energia pulita. È una sfida straordinaria. Con l’installazione di 375 GW di energia solare e 110 GW di energia eolica, a partire dal 2023, ci vorrebbero circa 120 anni per sostituire i combustibili fossili. Per realizzare la transizione in 30 anni - un lasso di tempo più ragionevole vista l’urgenza del clima - dovremmo quasi quadruplicare le installazioni annuali e installare quasi 1.500 GW di pannelli ogni anno". Ed è possibile! In Cina, negli ultimi tre anni sono stati investiti dai 60 agli 80 miliardi di dollari in linee di produzione, dalla fabbricazione del polisilicio ai moduli solari completi, che ci permetterebbero di raggiungere tali volumi di produzione già nel 2024 o 2025", osserva Christophe Ballif. Ma questo incredibile sforzo industriale sta arrivando un po’ in anticipo. C’è chiaramente una sovraccapacità".
Combinazione di energia solare ed eolica
La quota di energia solare nell’approvvigionamento energetico della popolazione è quindi destinata ad aumentare notevolmente, il che è una buona notizia. Anche in Svizzera, infatti, questo è uno degli obiettivi della Confederazione: l’energia solare e le nuove forme di energia rinnovabile genereranno circa 45 TWh entro il 2050, ovvero più della metà dell’attuale fabbisogno elettrico del Paese. Ma questi obiettivi di transizione possono essere raggiunti al meglio combinandoli con altre fonti: l’idroelettrico, naturalmente, ma idealmente anche molto vento.
Tuttavia, l’energia solare ed eolica dovrà essere supportata da una rete consolidata da numerose soluzioni di stoccaggio (batterie, dighe, gas sintetico). Per quanto riguarda le batterie e la mobilità elettrica, la Cina è ancora in testa, con investimenti colossali nella produzione di batterie. Il fatto che la Cina stia inondando il mercato e producendo in eccesso sta facendo crollare i prezzi, sia dei moduli solari che delle batterie", aggiunge Christophe Ballif. È una situazione interessante per i consumatori e per la transizione energetica in generale, ma che tende a generare una dipendenza indesiderata: da qui la necessità di mantenere e rafforzare la capacità produttiva altrove, anche in Europa, per ragioni di resilienza".
La corsa all’efficienza è in corso a Neuchâtel
Di fronte a questo tipo di concorrenza, non è facile produrre di più. Ma possiamo cercare di produrre meglio o in modo diverso. Le ricerche condotte in particolare presso il PV-Lab dell’EPFL e il Centro Svizzero per l’Elettronica e la Microtecnologia (CSEM) di Neuchâtel hanno già portato a un aumento significativo dell’efficienza dei moduli solari, con innovazioni che in parte sono state copiate in queste nuove fabbriche cinesi. Christophe Ballif, che dirige i gruppi di ricerca di entrambi gli istituti, è riuscito a battere i record di efficienza dei collettori - e la soglia simbolica del 30% di efficienza - grazie a celle "tandem" in cui uno strato di collettori di perovskite viene depositato su una cella di silicio.
Sulla base di queste ricerche, negli ultimi anni è sorta nei dintorni di Neuchâtel un’intera costellazione di start-up attive nel settore dell’energia solare, o che collaborano con i ricercatori locali. In particolare per l’integrazione architettonica, con pannelli o piastrelle colorabili a piacere (Freesuns, Solaxess, SwissINSO...). Ma anche con soluzioni applicabili all’agricoltura (Insolight, Voltiris...). Si tratta tendenzialmente di mercati di nicchia", ammette lo specialista. Ma su scala svizzera potrebbero avere un impatto molto significativo in termini di raggiungimento degli obiettivi della Confederazione. E sottolinea che l’industria non si è arresa: ne è testimone la 3S di Thun, che ha appena avviato una nuova linea di produzione con una capacità di 200 MW all’anno per pannelli destinati all’integrazione architettonica.Meyer Burger ha una capacità produttiva di 1 GW in Europa, sempre basata su tecnologie sviluppate in collaborazione con i centri di ricerca di Neuchâtel.
I dati dell’Ufficio Federale dell’Energia (vedi la nostra infografica) mostrano chiaramente che il fotovoltaico dovrà giocare un ruolo di primo piano nel mix energetico svizzero nel 2050. Il potenziale c’è, combinando l’integrazione negli edifici, coprendo - ad esempio - i supermercati e i loro parcheggi, ma anche sviluppando il fotovoltaico in montagna, particolarmente efficace in inverno grazie a pannelli bifacciali che sfruttano il riverbero della neve", aggiunge Christophe Ballif. Il numero totale di impianti commissionati in Svizzera entro il 2023 rappresenterà 1,5 GW, generando 1,5 TWh di elettricità all’anno, e l’energia solare rappresenterà il 10% del mix elettrico svizzero a partire da quest’anno. L’energia solare è quindi sulla buona strada per contribuire in modo massiccio ai 45 TWh di nuova elettricità rinnovabile previsti dal governo svizzero.
Un nuovo scenario geopolitico
In una prospettiva più ampia, la pressione cinese sui prezzi dei componenti fotovoltaici, così come dell’energia eolica, delle batterie e degli elettrolizzatori, ha il potenziale - né più né meno - di ridisegnare profondamente la mappa geopolitica internazionale. "Con questi prezzi, è possibile produrre elettricità a meno di 1,3 ct per kWh nelle regioni desertiche dell’Africa. A questi prezzi, che sono da cinque a dieci volte più economici dell’elettricità prodotta dalle nuove centrali nucleari, la produzione di idrogeno verde tramite elettrolisi dell’acqua diventa più vantaggiosa della produzione di idrogeno grigio dal gas naturale", analizza Christophe Ballif. Ma saremo in grado di trasformarlo in ammoniaca, inizialmente per fertilizzare le colture, e poi di trasportare questa energia in Europa".
Con i prezzi bassi delle nuove energie rinnovabili, molti Paesi e attori potrebbero essere tentati di effettuare una transizione energetica, semplicemente perché diventerebbe direttamente redditizia! Questo è potenzialmente un duro colpo per i Paesi che dipendono maggiormente dalle esportazioni di petrolio - Russia e Arabia Saudita, tra gli altri. "In un certo senso, la Cina può anche salvare il mondo... ma causerà alcuni problemi", osserva il professore.
