Il cambiamento globale del clima quanta efficienza farà perdere ai pannelli fotovoltaici ?

Le celle fotovoltaiche sono notoriamente sensibili alla temperatura. Ora un nuovo studio rivela come il riscaldamento globale ridurrà l'efficienza dei sistemi foltovoltaici e quindi la produzione in tutto il mondo entro il 2100.

Le celle fotovoltaiche hanno un problema di temperatura di esercizio

L'energia solare è una fonte di energia rinnovabile verde e consente quindi in modo importante di ridurre la dipendenza del pianeta dai combustibili fossili.

La grande speranza è che questa e altre fonti rinnovabili possano aiutare a invertire il riscaldamento che minaccia il nostro clima.

Ma c'è un problema: è probabile che i cambiamenti climatici abbiano un impatto significativo sulla generazione di energia solare, anche a causa dei cambiamenti nella quantità di luce solare incidente in diverse parti del mondo.

Alcune aree vedranno più luce solare e altre meno a causa dei cambiamenti nella copertura nuvolosa, nel contenuto di acqua atmosferica, negli aerosol e così via. Le modifiche esatte in posizioni specifiche sono difficili da calcolare. Questo è il motivo per cui scienziati, responsabili delle politiche, fornitori di energia e altri stanno lottando per prevedere in che modo saranno colpite le loro aree.

Una ricerca al MIT per valutare gli effetti del cambiamento climatico

Ian Peters e Tonio Buonassisi del MIT hanno dimostrato perché il cambio di temperatura dovrà essere preso in considerazione

La produzione di celle fotovoltaiche diminuisce man mano che diventano più calde. 

Le celle fotovoltaiche generano corrente quando la luce solare trasferisce energia agli elettroni nel materiale.

Questo processo crea anche "buchi" carichi positivamente nella struttura che scorrono nella direzione opposta agli elettroni.

Un fattore importante nell'efficienza delle celle fotovoltaiche è la velocità con cui gli elettroni si ricombinano con i fori, un processo che li porta fuori dalla banda di conduzione e quindi riduce la produzione.

Questo tasso è molto sensibile alla temperatura: più è caldo, maggiore è il tasso di ricombinazione.

È probabile che svolga un ruolo significativo mentre il pianeta si riscalda, dicono Peters e Buonassisi. Calcolano che, in media, la potenza fotovoltaica si riduce dello 0,45% per ogni aumento di un grado della temperatura.

Hanno quindi studiato l'effetto di questo cambiamento usando il cambiamento di temperatura previsto dall'International Panel on Climate Change. L'IPCC ha formulato diverse previsioni basate su diverse stime delle future emissioni di gas serra. Peters e Buonassisi utilizzano il cosiddetto scenario Rappresentative Concentration Pathway 4.5, in cui le emissioni raggiungono il picco nel 2040 e aumentano la temperatura globale media di 1,8 gradi Kelvin del 2100.

"Mentre le temperature aumentano quasi ovunque sulla massa terrestre del nostro pianeta, la produzione di energia si riduce ovunque", dicono. Ma alcune aree saranno peggio di altre. "Le aree maggiormente colpite includono gli Stati Uniti meridionali, l'Africa meridionale e l'Asia centrale".

I ricercatori hanno sottolineato che vi sono comunque molte variabili da tenere in considerazione: in particolare, la quantità di luce solare incidente dipenderà dalla copertura nuvolosa e dal contenuto di acqua atmosferica (cioè umidità).

E sottolineano che la cifra di -0,45% / K che usano per calcolare il calo della potenza erogata è solo un numero rappresentativo. Le scoperte nella scienza dei materiali potrebbero cambiarlo significativamente in futuro. Ad esempio, i materiali con un intervallo di banda più elevato, come il tellururo di cadmio, hanno un calo significativamente inferiore dell'efficienza.

Tuttavia, il messaggio è chiaro. Il riscaldamento globale ridurrà la quantità di energia che le celle fotovoltaiche possono produrre, in alcuni punti di una quantità significativa. E ciò dovrà essere tenuto in considerazione quando si tratterà della futura pianificazione energetica.

Fonte: MIT TECHNOLOGY REVIEW