Nel canton Ticino esiste un istituto all'avanguardia che studia le nuove tecnologie applicate al fotovoltaico: si chiama ISAAC, fa parte della Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana e noi ne abbiamo parlato con un collaboratore scientifico.

Marija Milanovic

Nel 1982 in Ticino venne fondato il gruppo Ticino Solare, dando il via agli studi sul fotovoltaico che ancora oggi vengono effettuati in Ticino. Ne abbiamo parlato con un esperto della Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana (SUPSI).

Quarant'anni e non sentirli: TISO Link esterno(Ticino Solare) è stato il primo esperimento continuativo di un impianto fotovoltaico collegato alla rete elettrica europea. Se all'epoca le tematiche d'attualità erano quelle del la modalità di immissione e all'interazione con la rete, oggi le questioni sono altre. La principale è quella dell'intermittenza del fotovoltaico come fonte. Una problematica che, con l'accelerazione della diffusione del fotovoltaicoLink esterno, diventerà sempre più centrale, anche in vista della strategia climatica del Consiglio federale (azzerare le emissioni nette di gas a effetto serra entro il 2050) e alla luce della decisione del Parlamento di rendere obbligatoria la presenza di pannelli solari su tutti i nuovi edifici. Nel corso di un anno (ma anche nel corso di una giornata), infatti, l'insolazione subisce delle variazioni ed è quindi impossibile, almeno per ora, affidarsi completamente al fotovoltaico come unica fonte di energia. 

Si sta però lavorando, in tutto il mondo, affinché le tecnologie migliorino e vengano rese più efficaci. L'evoluzione tecnologica negli ultimi 40 anni "è stata violenta", ci spiega Mauro Caccivio del Dipartimento ambiente costruzioni e design, Istituto per la sostenibilità applicata all'ambiente costruito della SUPSI: le cellule fotovoltaiche, che erano una tecnologia usata solo nello spazio, sono diventate accessibili a tutti e anche più sostenibili, sia dal punto di vista dell'efficienza che da quello dei materiali usati. "Siamo passati da un'efficienza iniziale del 10%* all'attuale 20%".

* Se il sole, in una serena giornata primaverile, fornisce 1'000 watt di energia al metro quadrato, un pannello fotovoltaico di un metro quadro con efficienza al 10% produce 100 watt di energia.

Fare di più con meno

Rendere le tecnologie più efficienti significa anche usare meno materiale per costruirle. Anche da questo punto di vista, ci sono stati miglioramenti, arrivando ad applicare uno strato sempre più sottile di silicio sui pannelli, per esempio. E all'ISAAC si sta lavorando in questo momento anche con un altro materiale: "Oggi stiamo studiando i moduli con la perovskiteLink esterno. Si tratta di film sottili di nuova generazione che, applicati sopra il silicio, permetteranno di raggiungere un'efficacia superiore al 30%, attualmente possibile solo sui moduli presenti nello spazio", ci spiega Caccivio. Una tecnologia che però al momento attuale risulta essere ancora troppo costosa e che il lavoro presso ISAAC mira a rendere più accessibile. Si sta cercando il modo di "stampare" la perovskite sopra il silicio in uno strato estremamente fine. 

Nell'istituto di Mendrisio si studia poi anche quella che potrebbe essere definita la sfida delle nuove tecnologie, ossia la loro riciclabilità. I pannelli fotovoltaici sono fatti per la maggior parte di alluminio, vetro (entrambi riciclabili) e silicio (elemento di base per la fabbricazione del vetro). Senza dimenticare l'argento, che viene usato come conduttore. Come in molti altri ambiti, anche in questo l'evoluzione tecnologica ha portato a una riduzione delle quantità di materiale usato, ma anche all'introduzione di novità. Per sostituire le saldature, per esempio, si sta sperimentando con colle conduttive che, come ci spiega il nostro interlocutore, si sciolgono ad alte temperature ed è quindi più facile separare i materiali di cui sono composti i pannelli e quindi riutilizzarli. Attualmente tutto quello che viene recuperato è usato per fabbricare vetro e cemento, poiché non si riesce ancora a separare in maniera efficace i diversi elementi. "Ora stiamo studiando un modo per poter essere in grado di riutilizzarli per la fabbricazione di altri pannelli", spiega Caccivio. 

Il potenziale c'è: il silicio ha un'ottima resistenza sulla lunga durata. I pannelli installati 40 anni faLink esterno, ci spiega Caccivio, sono in parte ancora in buono stato. Tanto che quelli meglio conservati e più performanti – "Hanno perso solo l'8% dell'efficacia" - sono stati recuperati e installati sul tetto dell'aula magna di Trevano-Canobbio e ora la loro attività viene monitorata "per curiosità scientifica. Vogliamo vedere fino a quando possono funzionare usando una tecnologia degli anni '80. Anche perché il silicio che contengono è ancora ottimo".

Certificazione riconosciuta in tutta Europa

Alla SUPSI non vengono effettuati solo studi "teorici", però: nell'ISAAC è infatti presente anche l'unico laboratorio fotovoltaico in Svizzera omologato ISO 17025Link esterno. I fabbricanti di cellule fotovoltaiche che utilizzano nuove tecnologie o che vogliono lanciare sul mercato inviano al SUPSI PVLabLink esterno i loro pannelli, che vengono testati. “Il mio gruppo – racconta Mauro Caccivio – si occupa principalmente di caratterizzazione delle nuove tecnologie fotovoltaiche. Quindi identifichiamo e definiamo i parametri elettrici dei pannelli fotovoltaici e la loro resa energetica nel tempo. Facciamo poi dei test accelerati per misurare la loro durabilità nel tempo. Le nuove tecnologie devono poter durare a lungo per poter garantire impatto ambientale, producibilità e costi sostenibili”.

Il futuro

Già oggi, grazie all'industrializzazione, "si sono raggiunti obbiettivi che non si pensava fossero realizzabili. E l'evoluzione continua di giorno in giorno". La sfida più grande per il futuro, spiega Caccivio, è - oltre alla creazione di pannelli sempre più performanti e sempre meno impattanti a livello ambientale - anche la creazione di una Smartgrid, ossia di una rete intelligente. Attualmente, prosegue, il fotovoltaico prodotto in Svizzera rimane in Svizzera. Anche perché nella maggior parte dei casi si tratta di produzione domestica, che non viene immessa in rete, ma che viene usata direttamente da chi la produce. "Una volta che il fotovoltaico entrerà a far parte di progetti di grandi dimensioni, come per esempio posizionando pannelli vicino alle dighe, dove ci sono già gli elettrodotti, si potrà sfruttare la disponibilità di una fonte di immagazzinamento" per poter accumulare e poi ridistribuire l'elettricità prodotta. Ci sono poi anche altre soluzioni, oltre a questa: si discute per esempio anche di Vehicle-to-Grid, ossia dell'utilizzo di automobili elettriche come batterie mobili. Una formula che consente di immettere in rete l'energia immagazzinata nelle batterie di un veicolo elettrico.

Le idee, insomma, non mancano, la tecnologia avanza e, con il sempre maggiore assottigliamento delle fonti di combustibili fossili e i Governi mondiali – e non solo quello elvetico – che puntano (chi più chi meno) alla neutralità climatica, lo spettro del possibile sembra essere ampio.

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