Posto auto coperto solare per aziende o centri commerciali – Immagine: Xpert.Digital / PATSUDA PARAMEE|Shutterstock.com
Solar Vanguard – Il pioniere del solare in un nuovo mondo energetico
Per molti non è niente di speciale e normale, e molti lo sanno ancora fin dall'infanzia: gli affascinanti corpi celesti “satelliti” e le loro estese antenne a celle solari. In un sondaggio online, molti hanno collegato il fotovoltaico ai sistemi solari sui tetti, ai parchi solari o ai sistemi fotovoltaici montati a terra , ma nessuno ha menzionato l’energia solare spaziale. Nel 1958, il primo satellite Vanguard I volò con celle solari per fornire energia. Fu il primo utilizzo professionale di un impianto fotovoltaico e allo stesso tempo il segnale di partenza per un imponente sviluppo tecnologico. A quel tempo, il petrolio, il carbone e l’energia nucleare erano le principali fonti di produzione energetica.
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A quel tempo nessuno avrebbe potuto immaginare che la tecnologia delle celle solari avrebbe un giorno rivoluzionato l’approvvigionamento energetico. Ma ora è giunto il momento. La tecnologia e i possibili usi si sono sviluppati ulteriormente con i carport solari
Adatto a:
Oltre all’obbligo solare e alle direttive UE, molti stanno ora procedendo con il passaggio dalla produzione di energia fossile alla generazione di energia solare. Attualmente l’attenzione è rivolta alla mobilità elettrica, poiché la mobilità in generale è uno dei principali fattori di emissioni di CO2, che ora devono essere ridotte per l’ambiente, l’umanità e la terra e ridotte al minimo nei prossimi 20-30 anni, almeno in Europa per ridurre. La CO2 fa male al clima. Essendo un gas serra, impedisce al calore di fuoriuscire dalla Terra nello spazio. Di conseguenza, la terra si sta riscaldando sempre di più.
Adatto a:
- Solare da balcone: centrale elettrica da balcone da 600 W con accumulo come sistema solare da balcone
- Dispositivo solare plug-in: il sistema solare per balconi e giardini, particolarmente interessante per i campeggiatori a lungo termine
Il fotovoltaico rappresenta anche un passo avanti verso un’alimentazione elettrica decentralizzata e autonoma. Tutti hanno la possibilità di produrre la propria elettricità ad un prezzo comparabilmente più basso, senza dipendere da terzi. Ciò non è stato possibile nel caso delle centrali elettriche a carbone e dell’energia nucleare.
Si tratta anche dei maggiori costi futuri per le normative sulla tutela dell’ambiente, i picchi di potenza (infrastruttura e stabilità della rete) e il bilancio di CO2.
Il bilancio del CO2, noto anche come bilancio dei gas serra o impronta di CO2, diventerà in futuro più importante se nell’etichettatura CO2 di beni e servizi verranno applicati supplementi fiscali e di costi.
Adatto a:
Ciò significa che chi non contribuisce all’approvvigionamento energetico autonomo, ma continua a utilizzare tecnologie esterne per l’energia fossile e nucleare, in futuro dovrà aspettarsi di pagare un supplemento CO2 (impronta di CO2), il che lo porrà in notevole svantaggio competitivo rispetto a terzi rappresenta. I prodotti più costosi della concorrenza non sono commerciabili a lungo termine. Non è quindi un caso che aziende come Amazon abbiano iniziato presto a espandere l’approvvigionamento energetico autonomo.
Vanguard I - Il primo utilizzo professionale del fotovoltaico
Il 17 marzo 1958, il secondo satellite degli Stati Uniti, Vanguard I, volò nello spazio con una batteria chimica e celle fotovoltaiche per alimentare un trasmettitore a bordo. Dopo molte esitazioni da parte dell'esercito americano, Hans Ziegler (1911–1999) riuscì a prevalere con la sua idea che un approvvigionamento energetico tramite celle solari avrebbe garantito un funzionamento del trasmettitore più a lungo rispetto all'uso delle batterie. Contrariamente alle aspettative dei militari, i segnali della stazione poterono essere ricevuti fino al maggio 1964 prima che cessasse la sua attività di segnalazione.
Il successo di questo piccolo satellite e degli scienziati coinvolti ha gettato le basi per il primo utilizzo sensato delle celle solari precedentemente quasi sconosciute e, soprattutto, molto costose. Per molti anni le celle solari sono state sviluppate principalmente per scopi di viaggio nello spazio, poiché si sono rivelate l'alimentazione ideale per satelliti e sonde spaziali fino alla distanza di Marte dal sole. La lunga durata della navicella spaziale rispetto al funzionamento a batteria ha superato di gran lunga il prezzo ancora elevato delle celle solari per kilowattora. Inoltre, le celle solari erano e sono più economiche e meno rischiose dei generatori di radioisotopi, che consentono tempi di funzionamento altrettanto lunghi. La maggior parte dei veicoli spaziali erano e sono quindi dotati di celle solari per fornire energia.
Nel 2008, le celle solari con maggiore efficienza hanno fornito diversi kilowatt di potenza per i satelliti per comunicazioni con oltre 30 transponder, ciascuno con circa 150 watt di potenza di trasmissione, o hanno addirittura fornito l’energia di azionamento per i motori ionici delle sonde spaziali. La sonda spaziale Juno, lanciata nell'agosto 2011, trae per la prima volta la sua energia da celle solari particolarmente efficienti e resistenti alle radiazioni in orbita attorno al pianeta Giove. Quasi tutti i circa 1.000 satelliti utilizzati in tutto il mondo ottengono la loro energia dal fotovoltaico. Nello spazio si raggiunge una potenza di 220 watt per metro quadrato.
Fotovoltaico - capacità installata in Germania
Fotovoltaico – Potenza installata in Germania – Immagine: Xpert.Digital
Nel 2020 la produzione elettrica cumulativa di tutti gli impianti fotovoltaici collegati alla rete in Germania è stata di circa 54 gigawatt di picco. La Baviera è di gran lunga lo Stato federale con la maggiore capacità installata, seguita dal Baden-Württemberg e dal Nord Reno-Westfalia. Le città-stato di Brema, Amburgo e Berlino hanno la potenza nominale più bassa degli impianti fotovoltaici.
Fotovoltaico
La conversione dell'energia luminosa in energia elettrica mediante celle solari descrive la generazione di elettricità attraverso sistemi fotovoltaici. In Germania la capacità installata degli impianti fotovoltaici aumenta sempre di più. Questo sviluppo si riscontra anche a livello globale: circa un quarto della capacità totale installata a livello mondiale si trova in Cina. Seguono USA, Giappone e Germania, che in confronto hanno una capacità fotovoltaica installata notevolmente inferiore.
Energia rinnovabile
Oltre agli impianti fotovoltaici, anche l’energia idroelettrica, ad esempio, è una fonte di energia rinnovabile. A differenza dei combustibili fossili, sono rinnovabili. L’energia eolica è particolarmente importante in Germania. Anche nel confronto europeo, la produzione di elettricità da energia eolica è la più alta in questo paese. Seguono a distanza Regno Unito e Spagna.
Capacità installata (cumulativa) degli impianti fotovoltaici in Germania dal 2000 al 2020
- 2000: 114 megawatt
- 2001: 176 megawatt
- 2002: 296 megawatt
- 2003: 435 megawatt
- 2004: 1.105 megawatt
- 2005: 2.056 megawatt
- 2006: 2.899 megawatt
- 2007: 4.170 megawatt
- 2008: 6.120 megawatt
- 2009: 10.566 megawatt
- 2010: 18.006 megawatt
- 2011: 25.916 megawatt
- 2012: 34.077 megawatt
- 2013: 36.710 megawatt
- 2014: 37.900 megawatt
- 2015: 39.224 megawatt
- 2016: 40.679 megawatt
- 2017: 42.293 megawatt
- 2018: 45.158 megawatt
- 2019: 49.047 megawatt
- 2020: 53.848 megawatt
Fotovoltaico: quota della produzione di elettricità in Germania
Fotovoltaico – quota della produzione di elettricità in Germania – Immagine: Xpert.Digital
Nel 2020, il 9% dell’elettricità generata è stata prodotta dal fotovoltaico. L’utilizzo degli impianti fotovoltaici è diventato negli anni sempre più importante. Dal 2003 la quota del sole come fonte di energia rinnovabile è in costante aumento.
La luce solare come fonte di energia
Il vantaggio del sole come fonte di energia è che è disponibile gratuitamente, senza restrizioni e indefinitamente. Anche le persone ne approfittano e utilizzano le celle solari per convertire l'energia luminosa in energia elettrica. La quota crescente del fotovoltaico nella produzione complessiva di elettricità si spiega tra l'altro con la riduzione dei costi degli impianti e con una maggiore consapevolezza dell'utilizzo delle energie rinnovabili.
Fonti di energia rinnovabile
Mentre in Germania la quota dell’energia nucleare e del carbone nella produzione elettrica diminuisce, allo stesso tempo aumenta la quota di tutte le fonti energetiche rinnovabili. Oltre all'utilizzo di impianti fotovoltaici, l'elettricità viene generata anche dalle fonti energetiche rinnovabili acqua, vento, biomassa e geotermia. Le turbine eoliche onshore producono di gran lunga la maggiore quantità di energia rinnovabile in Germania.
Quota del fotovoltaico nella produzione lorda di elettricità in Germania dal 2002 al 2020
- 2002: 0%
- 2003: 0,1%
- 2004: 0,1%
- 2005: 0,2%
- 2006: 0,3%
- 2007: 0,5%
- 2008: 0,7%
- 2009: 1,1%
- 2010: 1,8%
- 2011: 3,2%
- 2012: 4,2%
- 2013: 4,9%
- 2014: 5,7%
- 2015: 6%
- 2016: 5,9%
- 2017: 6%
- 2018: 6,9%
- 2019: 7,5%
- 2020: 8,9%
Energie rinnovabili - distribuzione della produzione elettrica per fonte energetica
Energie rinnovabili – distribuzione della produzione di elettricità per fonte energetica – Immagine: Xpert.Digital
Nel 2020, la quota di produzione di elettricità da energia eolica onshore ammontava al 42% della produzione lorda di elettricità da fonti energetiche rinnovabili in Germania. Considerando tutte le fonti energetiche, comprese quelle convenzionali, nel 2020 il contributo dell’energia eolica onshore alla produzione lorda di elettricità è stato di circa il 19%.
Generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili
A differenza dei combustibili fossili come il carbone e l’energia nucleare, le fonti energetiche rinnovabili sono rinnovabili. Attualmente generano quasi la metà di tutta l’elettricità in Germania. La produzione di elettricità da energie rinnovabili è aumentata costantemente negli ultimi quasi 30 anni. Nel confronto nazionale, il Meclemburgo-Pomerania Anteriore, lo Schleswig-Holstein e la Turingia figurano tra gli stati federali con la quota più elevata di energie rinnovabili nella produzione lorda di elettricità.
L'energia eolica in Germania
Quando si parla di energia eolica, nel 2019 la Germania è stata uno dei paesi più importanti al mondo in termini di potenza installata di turbine eoliche, insieme a Cina e Stati Uniti. La quantità di elettricità generata dall’energia eolica è aumentata in modo significativo negli ultimi anni, sia sulla terraferma che in mare. Allo stesso tempo, sia il numero delle turbine eoliche offshore che quelle onshore sono aumentati notevolmente.
Distribuzione della produzione di elettricità da energie rinnovabili in Germania per fonte energetica nel 2020
- Energia eolica onshore: 42 in %
- Fotovoltaico: 20 in %
- Biomassa: 18 in %
- Energia eolica offshore: 11 in %
- Energia idroelettrica*: 7 in %
- Rifiuti domestici**: 2 in %
* Produzione in centrali ad acqua fluente e ad accumulazione, nonché produzione da afflusso naturale in centrali ad accumulazione mediante pompaggio.
** Prodotto solo dalla frazione biogenica dei rifiuti domestici (circa il 50%). I valori sono stati convertiti in percentuali e arrotondati rispetto alla fonte originale per una migliore comprensione delle statistiche.
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Konrad Wolfenstein
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