Storia dell’energia solare. Dagli specchi ustori al fotovoltaico al mirtillo

Dall’antichità a oggi, da Leonardo a Pacinotti, da Einstein a Bell, le tappe fondamentali della scoperta dell’effetto fotovoltaico e dell’energia solare.

Il sole viene sfruttato, per le sue proprietà termiche, fin dall’antichità. Sia gli antichi Greci che i Romani conoscevano i rudimenti dello sfruttamento del calore del sole nell’architettura delle abitazioni. E la sua luce?

212 a.C. 

Le cronache raccontano di Archimede, inventore di un sistema di specchi a concentrazione di luce solare per incendiare la flotta romana che stava assediando la sua città, Siracusa. È passato alla storia come il leggendario stratagemma degli “specchi ustori”.

I-III sec. d.C.

I Romani compiono parecchi avanzamenti nelle arti manifatturiere, introducendo il vetro nelle costruzioni proprio allo scopo di far entrare la luce e trattenere il tepore. Nel contempo, s’usano colori scuri per pentolame e terraglie, per assorbire maggior energia termica. Sembra potersi datare al 37 d.C. la costruzione della prima serra vetrata per far crescere ortaggi per Tiberio.

I millennio 

Svariate testimonianze presso antiche civiltà, Cinesi, Anasazi, indiani Pueblo, dell’uso del calore solare per riscaldare ambienti, per far evaporare liquidi e altri impieghi.

1515

Leonardo da Vinci concepisce i disegni di uno specchio parabolico per un’applicazione tecnico-pratica (asciugare i tessuti).

1700

Antoine Lavoisier costruisce una fornace solare che arriva a sciogliere il platino  (oltre 1.5000 °C).

1767

In Svizzera, Horace de Saussure inventa il primo collettore solare piatto.

1799

Alessandro Volta, primo al mondo, inventa la pila e produce una corrente elettrica continua. Non solo: apre la strada a molte ricerche, dando ai ricercatori un modo per la creazione e il controllo di una corrente.

1839

Si scopre l’effetto fotovoltaico, allorché l’allora 19enne fisico francese Alexandre Edmond Becquerel, compiendo esperimenti sull’elettrolisi con due elettrodi metallici, si accorge di un lieve flusso di corrente elettrica di alcuni materiali se esposti alla luce.

1860

Circa venti anni dopo, Antonio Pacinotti ricomincia a studiare le “correnti elettriche generate dall’azione del calorico e della luce”. Pacinotti aveva già alle spalle il primato della produzione di corrente continua indotta.

1876

Gli europei, da un lato, gli americani, dall’altro, sono tutti indaffarati nelle ricerche sulla trasmissione via telegrafo. Si stendono i primi cavi da un continente all’altro, e si testano diversi metalli. Tra cui il selenio. Che è un ottimo materiale quando è al coperto; ma quando la luce del sole lo raggiunge, la sua conduttività cambia tremendamente. La constatazioe di Willoughby Smith eccita tutti i ricercatori, e i due britannici William G. Adams e richard Evans alla fine descrivono con precisione nel 1876 l’effetto: se si illumina il selenio, si genera una lieve corrente elettrica. Ecco l’effetto fotovoltaico.1879. Negli Stati Uniti Charles Fritts si spinge oltre. Stende un sottile strato di selenio e lo copre con una sottile pellicola semitrasparente d’oro. Nasce il primo pannello al mondo, l’antenato dei moduli moderni, che secondo Werner von Siemens “rappresenta la prima volta la conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica”.

1921

Albert Einstein riceve il Premio Nobel del 1921 in fisica per le sue ricerche sull’effetto fotoelettrico – fenomeno fulcro della generazione d’elettricità attraverso celle fotovoltaiche.

1955

Gli scienziati dei Bell Laboratories Gerald Pearson, Daryl Chapin e Calvin Fuller sviluppano la prima cella solare al silicio capace di generare una corrente elettrica misurabile. Siamo nel 1953, e il “New York Times” lancia quest’invenzione come “l’inizio di una nuova era, che condurrà finalmente allo sfruttamento dell’illimitata energia del sole a beneficio di tutti gli usi della civiltà”. Il brevetto della prima cella solare fotovoltaica basata sul silicio reca la data del 1955.

1958

Prima grande, ambiziosa applicazione delle celle fotovoltaiche. Il satellite Vanguard I viene lanciato nello spazio.  È il primo veicolo orbitante ad essere alimentato dall’energia solare. Le celle al silicio gli forniscono energia fino al 1964, quando il satellite viene disattivato. Un successo tale che le celle fotovoltaiche diventano da allora parte integrante di ogni progetto spaziale.  Un lancio non solo simbolico: la domanda di celle fotovoltaiche cresce insieme alla rivoluzione delle telecomunicazioni via satellite e al varo di nuovi progetti spaziali, portando a una flessione dei costi, all’epoca esorbitanti, e al miglioramento della solidità e dell’affidabilità.

1963

Le prime commercializzazioni di veri moduli fotovoltaici risalgono solo al 1963. Da lì in poi il mercato mondiale crescerà in doppia cifra ogni anno.

1976

Sharp realizza la prima calcolatrice solare, la l’EL-8026. Solo che le cellette fotovoltaiche sono alloggiate posteriormente, sul dorso, e ricaricano le pile a bottone. Sono la Teal (Tokyo Electronic Application Laboratory) con la Photon e la Royal con la Solar1 ad abolire le batterie, alimentando l’elettronica direttamente dalle cellette solari, via via più piccole ed efficienti.

1999-2009

La potenza totale installata nel mondo a fine 2009 era 20,6 GW, di cui 19,6 solo nell’ultimo decennio. L’andamento del mercato fotovoltaico mondiale 1999-2009 ha registrato un +390%. Diminuzione  media del prezzo pannelli nel 2009: – 38% rispetto al 2008 (1,40-1,90 $/Wp). Diminuzione prezzo silicio: da 450 $/kg del 2007 a poco più di 70 $/kg del 2009. Produzione totale celle 2009 = 9,34 GW = +37% su 2008 (6,85 GW). Produzione totale film sottile 2009 = 1,68 GW = +18% su 2008. Cina e Taiwan con il 38% del venduto totale (+37% rispetto al 2008) rappresentano i principali produttori mondiali. Seguono Malaysia, Filippine e India con il 18% sul totale (+137% rispetto al 2008). Poi Europa e Giappone. Le vendite globali nel mondo sono aumentate del 13% sul 2008.

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