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Impianti fotovoltaici
Impianti fotovoltaici

Impieghi del Fotovoltaico

Le prime applicazioni delle fotocelle si ebbero nell'ambito della attività spaziale: per la prima volta, nel 1958, il satellite «Vanguard» (S.U.) fu corredato di 108 celle al silicio, per alimentare una radiotrasmittente da pochi milliwatt. Da allora, salvo poche eccezioni, tutti i satelliti artificiali lanciati dagli S.U. sono stati dotati di fotocelle.

Negli anni 1975 e seguenti, la NASA impiegava circa un milione di fotocelle ogni anno. Anche la potenza elettrica generata aumentava con il tempo: il satellite meteorologico « Nimbus » portava un impianto fotovoltaico da 500 watt; lo « Orbital Astronomical Observatory », portava un impianto da 1 000 watt; alcuni satelliti militari erano dotati di un impianto da 1,5 kW.
Le stazioni orbitali con equipaggio umano, progettate in questi ultimi anni, prevedono impianti fotovoltaici da 100 kW.

La produzione di celle per impieghi terrestri è cresciuta rapidamente a partire dal 1960. Varie industrie statunitensi sono entrate nel settore; le vendite complessive negli anni '60 ammontavano a circa 80 kW all'anno, ad un prezzo medio di 100 / 200 $/W.
I successi conseguiti nello spazio stimolarono gli impieghi terrestri, sempre più incoraggiati, negli anni successivi al 1973, dalla crisi del petrolio e da considerazioni ecologiche.
L'esperienza ormai raccolta dalle svariate applicazioni spaziali e terrestri ha dimostrato che il processo fotovoltaico è adatto per gli usi più diversi. Le fotocelle hanno resistito alle severe condizioni caratteristiche dello spazio (alto vuoto, intense radiazioni, forti escursioni di temperatura) ed hanno dimostrato di essere durevoli, efficienti ed affidabili.

Negli impieghi terrestri le celle solari hanno resistito allo smog, al vento, alla grandine. L'esperienza ha dimostrato che i sistemi e impianti fotovoltaici possono funzionare nello spazio per 20 anni e che possono sopportare le condizioni ambientali terrestri, per vari aspetti più severe che quelle spaziali, per almeno l0 anni senza segni apprezzabili di avarie.

Attualmente, almeno dieci industrie negli U .S. ed alcune in Europa, in Italia e in Giappone sono entrate nel settore e tutte puntano agli impieghi terrestri, affrontando il comune problema di trasformare un mercato già considerato piccolo e specializzato, in un mercato di grandi dimensioni, capace di produrre a bassi costi dispositivi fotovoltaici per un ampio campo di applicazioni.
In effetti, il problema essenziale da risolvere, per una vasta penetrazione dei sistemi fotovoltaici, è la riduzione del costo delle celle, che influisce in misura determinante sul costo del kW installato.
Le celle al silicio sono le sole oggi in commercio ed il loro costo, riferito al modulo, si aggira sui 10 / 15 $ per watt di picco. I pianificatori governativi americani ritengono che, se si potesse raggiungere il traguardo di una produzione annua di 500 megawatt nel 1986 (contro gli attuali 4 MW) i moduli potrebbero raggiungere il costo di 0,7 $ per watt di picco.
 
Valutazioni meno ottimistiche, basate su di una approfondita indagine sul mercato americano prevedevano, per il 1990, un costo di 1,5 $ per watt di picco.

Una analisi relativa al diversi componenti di un impianto fotovoltaico, evidenzia che la parte specificamente fotovoltaica (celle al silicio e relativi pannelli) incide per circa metà della spesa da sostenere per la costruzione dell'intero impianto. L'altra metà del costo comprende: la batteria tampone, le strutture portanti il pannello, il sistema di conversione da corrente continua in corrente alternata, le spese di cantiere e di trasporto.

Va anche osservato che alcuni dei fattori di spesa (strutture di sostegno, territorio occupato, etc) sono proporzionali alla superficie dei pannelli impiegati, sicché un aumento di rendimento delle celle comporterebbe uno sgravio di costo anche della parte meramente strutturale del sistema.

Che un aumento del rendimento di conversione delle fotocelle sia molto importante è confermato anche dal fatto che, attualmente, un modulo fotovoltaico di celle al silicio monocristallino restituisce l'energia che fu necessaria per realizzarlo, in un periodo variabile tra i 5 e i 10 anni, a seconda delle ipotesi alla base della stima. Ovviamente, un aumento di rendimento dell'impianto ridurrebbe tale « tempo di ritorno».


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