Giuliano Martinelli. Università di Ferrara, Dipartimento di Fisica

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1 Giuliano Martinelli Università di Ferrara, Dipartimento di Fisica L'Innovazione per l'industria fotovoltaica italiana Fiera di Milano, Sala Taurus, 4 settembre 2007

2 Schede: CONSUMO ANNUALE DI ENERGIA ELETTRICA IN ITALIA: 350x10 6 MWh (circa MW installati)

3 PRODUZIONE ANNUALE DI POLYSILICON (FEEDSTOCK) NEL MONDO : ton CONSIDERAZIONE: Poiché con la tecnologia attuale servono 10 Ton per fabbricare 1 MW significa che se per assurdo si facesse solo PV (eliminando l industria elettronica!) si potrebbero ottenere 3000 MW. Ipotizzando 1000 MWh / anno da ogni MW installato, si raggiungerebbero appena 3x10 6 MWh/anno vale a dire che tutto il polysilicon mondiale fornirebbe meno dell 1% del fabbisogno della sola italia. Occorrono nuove tecnologie. Va sottolineata tuttavia l utilità del progetto Conto Energia in particolare per l aspetto educativo e culturale. Utilizzando sistemi a concentrazione a 200 soli basterebbero 150 ton di polysilicon per avere il 3000 MWinstallati!

4 Consumo di Petrolio in Italia Ogni italiano consuma circa 3 Ton di petrolio all anno (circa 20 barili da 160 l), per un consumo globale pari a 60x10 6 x3=180x10 6 Ton cioè 180x10 9 litri. Al costo di 0.35 Euro/litro la spesa è di 63 Miliardi di Euro l anno. Risparmiando il 10%, si guadagnerebbero 6 Miliardi di Euro all anno, e in 10 anni 60 Miliardi di Euro.

5 Historical production capacity source:

6 Caratteristiche dell Italia L Italia possiede Sole, tecnologie, ricercatori ed inoltre è estremamente carente di materie prime, venendo così a dipendere in gran parte da Paesi esteri. Un progetto PV può porre il nostro paese ai vertici dell energia solare fotovoltaica sia per produzione interna che per la sua collocazione nel mercato internazionale.

7 Ricercatori e formazione professionale Il sistema Italia non riesce a valorizzare cervelli che invece in US hanno grande successo (ambasciatore USA Spogli) Questi giovani talenti vengono formati nella nostra Università, il che significa che la nostra scuola è buona. Quello che manca sono i Progetti Industriali che debbono essere individuati e seguiti dall Università, la quale a questo proposito non si sta mostrando all altezza. Occorre individuare progetti di ampio respiro, su cui far convergere la collaborazione da parte di tutti,in particolare industria e ente pubblico. Così i nostri migliori studenti troverebbero lavoro in Italia invece di dover andare all estero e i risultati della ricerca produrrebbero i finanziamenti per i nuovi ricercatori. Il solare, in particolare il PV, si presta moltissimo ad un progetto di questo tipo.

8 Progetto Industriale Un progetto PV in grado di produrre il 10% dell energia elettrica in Italia, cioè 35x10 6 MWh/anno costa alcuni miliardi di Euro, cioè meno del risparmio annuale del solo costo del petrolio per 1 anno, ottenendo energia a costo quasi nullo per almeno 10 anni. L Università, oltre che proporre il progetto, deve assistere per la parte scientifica la sua esecuzione e curare la formazione di ricercatori.

9 Ruolo dei Media Il ruolo dell informazione è essenziale, se questa è corretta scientificamente e temporalmente assidua, attraverso costanti verifiche sull evoluzione dei progetti. Il cittadino infatti ha diritto di sapere come vengono spesi i suoi soldi e, in periodi come quello attuale, il governo si può muovere solo sotto la spinta proveniente da una larga base.

10 Concentrated PV Concentrator developed at the Sandia National Laboratories in the late 1970 s

11 PRESENTAZIONE SUN to GRID PROGETTO di INNOVAZIONE INDUSTRIALE sulla EFFICIENZA ENERGETICA

12 CONSORZIO SUN to GRID Partecipa alla call per il Progetto di Innovazione Industriale sull Efficienza Energetica nell ambito del Disegno di Legge INDUSTRIA 2015 Progetto del Ministero dello Sviluppo Economico

13 IDEA PROGETTUALE Mira alla realizzazione di sistemi Fotovoltaici di III Generazione SUNtoGRID coniuga il basso costo, con la possibilità di ottenere efficienze elevate, maggiori del 20% e con costi di fabbricazione per 100 MW/h minore di 0.36 /Wp

14 CHI PARTECIPA a SUN to GRID? L IDEA PROGETTUALE VEDE IL COINVOLGIMENTO DETERMINANTE DEL: MONDO UNIVERSITARIO SISTEMA DELLA RICERCA SISTEMA IMPRENDITORIALE

15 APROCCIO di FILIERA per 24 PARTENES di ECCELLENZA MONDO UNIVERSITARIO UNIVERSITA degli STUDI di FERRARA POLITECNICO di MILANO (L-NESS, COMO) SAPIENZA UNIVERSITA di ROMA UNIVERSITA degli STUDI di CATANIA ( DIEES-CePTIT, DIIT )

16 SISTEMA IMPRENDITORIALE STMicroeletronics ( Responsabile Proponente Principale ) ENEL PRODUZIONE ENI SYSTEM GROUP ASM-BRESCIA ARCOTRONICS INDUSTRIES DICHROIC CELL ANGELANTONI CPOWER SILAMAR ELETRONICA SANTERNO M.I.W.T. HIGH TECHNOLOGY SYSTEM

17 SISTEMA della RICERCA ENEA CESI RICERCA CNR ISMAC CNR ISOF MATIS ( CNR INFM ) CNR - IMM

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19 Esempi di concentratori ottici con superfici riflettenti.

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31 Conclusioni In questa presentazione abbiamo mostrato come il successo ottenuto con la corrente tecnologia fotovoltaica nel caso di piccole potenze richieste possa essere trasferito alle applicazioni energetiche su larga scala se è possibile: Disporre di quantità di materiale fotovoltaico comunque elevata; Portare gradualmente il costo del KWh in competizione con quello della la rete elettrica convenzionale; utilizzare il progresso nella tecnica di tracking, nella microlavorazione dei semiconduttori, e nello sviluppo di film riflettenti e dicroici, concentrando la luce del sole sul ricevitore fotovoltaico (circa 200 soli: ricordare che una tale concentrazione riduce l area richiesta della cella dello stesso fattore). In questo modo, il costo della cella diventa molto meno importante nell economia del sistema. Siccome il silicio non può superare efficienze del 15%, abbiamo pensato di separare la radiazione solare in diverse parti attraverso film riflettenti e dicroici.

32 Abbiamo sottolineato come si può ottenere, da una singola giunzione in parallelo, un coefficiente di conversione simile a quello ottenibile da una multi-giunzione semplicemente separando la radiazione solare. Questo sistema ha già dimostrato in studi preliminari, eccellenti potenzialità per applicazioni energetiche, con un costo del KWh simile a quello della rete elettrica convenzionale (chiaramente in zone molto soleggiate). Le caratteristiche della soluzione innovativa proposta evitano gli inconvenienti della serie e consentono di eliminare la necessità di raffreddamento del ricevitore. La realizzazione di supporti di silicio adeguatamente trattati, attualmente possibile per giunzioni singole, permette una drastica riduzione dei costi, evitando il rischio di shortage degli attuali substrati usati per le multi-giunzioni. Così, il fotovoltaico è proposto come una reale fonte energetica alternativa, in una nazione come l Italia, povera di sorgenti energetiche, ma ricca di sole e tecnologia.