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Pochettino, Robert

Il fotovoltaico a film sottile: comunicazione, innovazione e integrazione.

Rel. Orio De Paoli, Elena Piera Montacchini, Liliana Bonvecchi. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (ambiente e paesaggio), 2008

Abstract:

Introduzione: il futuro sostenibile

Alla base di ogni strategia per l'energia sostenibile, c'è l'obiettivo di uno scappo che non comprometta la possibilità delle future generazioni di evolvere, preservando il patrimonio e le riserve naturali. Tale finalità può èssere indubbiamente perseguita rendendo i mercati più competitivi, tali doè da garantire un'allocazione efficiente di risorse ed alti livelli di servizio e di soddisfazione dell'utenza; la sola logica di mercato non può tuttavia soddisfare i bisogni dei gruppi sociali più vulnerabili, ne proteggere al contempo l'ambiente o la sicurezza energetica, ne tanto meno promuovere la ricerca a sostegno

dell'innovazione e della diffusione delle nuove tecnologie.

Per raggiungere uno sviluppo sostenibile occorre cambiare direzione e richiede tempo: il cido di vita di alcuni investimenti è lungo e i cambiamenti non possono sempre essere accelerati in virtù della tendenziale inerzia nel comportamento dei consumatori, a maggior ragione restìi a pagare nel presente il prezzo di un beneficio potenziale previsto però nel futuro.

D'altro lato, ne una crescita rovinosa per il clima come l'attuale ne una decrescita, parimenti disastrosa in termini di allargamento delle disuguaglianze sociali, è pensabile in un'ottica di medio/lungo periodo, ma solo un percorso responsabile che condii sviluppo, ecologia ed equità.

Si tratta di una sfida ambiziosa, il cui successo non può prescindere da una sinergia tra investimenti economici, politiche energetiche e cooperazioni internazionali mirate. A fronte di una crescita della popolazione mondiale che ha superato ogni previsione la questione dell'approvvigionamento energetico, più che mai attuale, richiede infatti una stretta cooperazione intemazionale in quanto a promozione degli investimenti nel rifornimento e nelle relative attrezzature.

E' altrimenti impensabile arginare, per esempio un aumento vertiginoso del prezzo del petrolio o tenere il passo con il ritmo di crescita sostenuto che ha già interessato Cina, India, Brasile, Sud-Est asiatico e in un prossimo futuro si estenderà al continente africano. Anche i tradizionali paesi industrializzati sono chiamati a sostituire un buon numero di impianti vetusti costruiti all'indomani della seconda guerra mondiale e a riscattarsi dopo un periodo di investimenti nelle energie alternative insufficienti.

Ed essere pronti agli investimenti significa essere pronti a compiere scelte responsabili, come quella di ridurre le emissioni di C02 attraverso lo sfruttamento di tecnologie mature tanto per l'utilizzo quanto per la produzione energetica, privilegiando le fonti rinnovabili.

In campo edilizio, l'isolamento e la coibentazione, gli scaldabagni solari e le pompe di calore con cui implementare le nuove architetture bioclimamiche, vale a dire immobili ad altissima qualità ambientale tesi all'emissione zero di C02 , soltanto alcune delle possibili alternative ecologiche al consumo energetico inquinante a petrolio e gas metano; dal lato dell'offerta, tecnologie mature e competitive quali grandi impianti di riscaldamento a legna, centrali idroelettriche, nucleari ed coliche, centrali supercritiche a carbone, cidi combinati a gas, biocarburanti sostenibili di seconda generazione rappresentano la via verso la cosiddetta architettura sostenibile.

Sul più lungo respiro, occorre poi investire nello sviluppo del nucleare di 4° generazione e nelle tecnologie fotovoltaiche più efficaci, oggetto del mio studio.

Che la posta in gioco dipenda in larga misura da politiche energetiche concrete al di là delle ideologie è quanto sottolinea anche l'asse Government Engagement dello studio Scenari 2050: ne un liberalismo senza vincoli, favorevole allo sviluppo ma minaccioso per il dima e per l'approfondimento della forbice sodale, ne l'interventismo burocratico, paralizzante, sono le strade proponibili.

Tra economia e Stato, i governi nazionali, ma anche le organizzazioni non governative, dovrebbero strutturare il loro coinvolgimento in forme nuove che rispondano alle attese delle popolazioni, con politiche energetiche con cui sensibilizzare i cittadini per guidarti nelle scelte quotidiane e coinvolgerti maggiormente nella progettazione ambientale dei loro quartieri e dita.

Norme ed incentivi favorevoli, sia per l'habitat che per i trasporti, dovrebbero incoraggiare tra i consumatori una domanda consapevole; mentre sull'altro versante, quello dell'offerta, la disponibilità di grandi dighe, parchi eolia, centrali nudeari e terminali a metano dipende anch'essa dall'esistenza di un quadro normativo attento alla protezione della popolale, che subisca un prezzo reale dell'energia e che preveda meccanismi di aiuto per le popolazioni più vulneri.

A tale riguardo, le politiche energetiche mondiali dovrebbero adottare quel fine paritario di sviluppo delle energie rinnovabili e espansione delle capacita . accumulo dell'energia, con particolare attenzione alle zone rurali dei Paesi in via di sviluppo che non dispongono di una rete elettrica centralizzata.

Costruire una rete elettrica è infatti dispendioso ed inquinante se Questa dipende dai combustibili fossili quale fonte di energia primaria.. e tuttavia possibile intraprendere una strada alternativa se si pensa che molti Paesi in via di sviluppo godono di abbondante energia solare, utilizzabile nella generarne di elettricità.

Sta alle nazioni più sviluppate dare il .a al processo, incominciando ad estendere l�utilizzo di energie rinnovabili a, loro interno ed incoraggiando al contempo nei Paesi in via di sviluppo nello sfruttamento di queste tecnologie.

per fario le politiche energetiche a favore delle energie rinnovabili vanno articolate chiaramente e concretizzate attraverso leggi e normative di semplice attuazione ed efficacia, i comportamenti atti a generare energia pulita vanno premiati, quelli che inquinano e aggravano il surriscaldamento globale disincentivati e scoraggiati. I governi, in particolare gli enti locali, devono offrire incentivi finanziari che che incoraggino l�edilizia in generale, le procedure normative e amministrative per le imprese di costruzioni affinchè queste siano incoraggiate a costruire strutture sempre più efficienti dal punto di vista energetico. Gli sforzi per l'espansione dell'elettrificazione rurale devono concentrarsi soprattutto su tecnologie FV a costi inferiori, La cooperazione tra agenzie intemazionali quali l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Educazione, la Scienza e la Cultura (UNESCO), il Programma delle Nazioni Unite per lo Sviluppo (UNDP), la Banca mondiale e il Fondo Monetario intemazionale (FMI) con gmppi ambientalisti, organizzazioni non governative e fondazioni private si affianca all'azione dello Stato nel finanziare tali progetti nei paesi in via di sviluppo; agli organi di Governo, in particolare, spetta il compito di creare incentivi per formare del personale qualificato nelle tecnologie nel campo delle energie rinnovabili.

La commistione di sussidi e incentivi economici per le aziende che scelgono di investire in nuove tecnologie che diventeranno mature nella seconda metà del 21° secolo per costruire edifici energeticamente effldentì e di programmi dì formazione al lavoro può davvero aiutare i Paesi in via di sviluppo a gettare fondamenta durevoli su cui far crescere le proprie industrie a energia rinnovabile e ad alta efficienza energetica.

Responsabilità ed interesse in tal senso spettano, come si è detto, da un lato alle autorità nazionali e dall'altro a quelle locali. E proprio queste ultime, lungi dall'essere un attore periferico o secondario, hanno dalla loro una maggiore vicinanza all�opinione pubblica che ne può fare il veicolo di una politica volta a perorare la causa di una scelta tecnica innovativa e di indubbio beneficio sul lungo termine.

Ma detta politica deve essere registica, mirata, calata cioè nella specifica realtà territoriale: perché ogni nazione, ogni regione ha le proprie particolarità. Le buone prestazioni di un parco eolico in un Paese saranno inferiori altrove e non sarebbe che controproducente pretendere di servire lo sviluppo sostenibile bandendo del tutto l'energia idroelettrica, il nucleare o la ricerca petrolifera. Diverso il caso di quelle popolazioni che non hanno ancora ad oggi accesso alle forniture di energia �moderna", a cui si può pensare di proporre tecnologie che utilizzano fonti rinnovabili - quali quelle oggetto del mio studio - o che non esasperino Fuso dei combustibili fossili rendendo le stesse più accessibili.

in concreto, una politica di incentivarne mirata e focalizzata sui bisogni dei Paesi emergenti, può prevedere ad esempio una ristrutturazione del settore energetico in dirczione del capitale privato, da attrarre passando per la progressiva eliminazione dei sussidi pubblid, la promozione di istituzioni e figure specializzate nell'energia sostenibile, ,1 miglioramento della cooperarne intemazionale. Da non trascurare poi le politiche sociali a favore di coloro che non possono permettersi i sentì energetici, sia per preservare le risorse ambientali esistenti che per difendere i bisogni delle generazioni future.

Tutto questo ci porta dunque alle cosiddette tecnologie ad emissione zero. o vicine allo zero, fondamentali perla sostenibilità.

Tale concetto fu discusso per la prima volta al Summit di Rio de Janeiro ne, 1992.

...energia si disse, è i, collegamento più critico tra .-ambiente e lo sviluppo, tra ,bisogni legittimi dei Paesi emetti e la salute dell'uomo e dell'ambiente, provai dall'uso di combustibili convenzionali. La sconfitta della povertà è infatti una delle priorità dello S.IUPPO sostenibile e l'accesso all'energia commerciale da parte di quel terzo delia popolazione mondiale che ancora non vi accede è uno degli scopi da perseguire. Da notare che per fornire un combustibile per usi domestici a detta fasaa occorrerebbe meno dell'Io del consumo mondiale di energia e che anche per l'elettricità il costo sarebbe irrisorio.

più semplicemente, rendere più accessibili le fon. innovative di energia commerciale nei Paesi in .a di svluppo significa promuoverne le nuove forme di utilizzo nelle aree curali per gli usi domestici, rendendola disponibile per soddisfare innanzitutto .

bisogni basilari della relativa popolazione, migliorandone gli standard di .fa; ma anche allargarne la disponibilità a beneficio della popolazione urbana che ancora oggi per larga parte qui vive sotto la soglia di povertà.

Occorrono allora strade percorribili, strutture istituzionali e partenariati per la decentralizzazione della produzione di elettricità attraverso generatori diesel, impianti idroelettrici, turbine coliche, gassificatori a piccola scala di biomassa, impianti fotovoltaici già citati volti a minimizzare l'impatto energetico sull'ecosistema.

Ed un approccio possibile per i Paesi ancora ad uno stadio embrionale di sviluppo sarebbe quello di passare direttamente alle nuove tecnologie, rispettando un passaggio intermedio ed i relativi errori commessi dai Paesi oggi industrializzati.

Condizione indispensabile per detto appiedo . evidentemente, un mercato esente che si faccia promotore dell�utilizzo diffuso delle fon. energetiche rinnova o alternative. Di fatto, invece, la natura affaristica e a breve termine di molti attori finanziari tende a rappresentare un ostacolo, giacchè la sfida dello sviluppo sostenibile è per definizione a lungo termine - ed onerosa nel breve termine.

Le tasse suire.iss.one di .ossido di carbonio (C02) finalizzate a ridurre le emissioni di gas serra rappresentano oggi uno dei metodi più semplici per internalizzare i costi sostenibili per la mitigazione dei cambiamenti climatici: ma in molte economie esistono al contempo sussidi a favore deil'energia convenzionale, talora proprio allo scopo di aiutare i più indigenti che portano alla distorsione dei segnali di mercato e quindi del comportamento dei consumatori. Anche la convinzione che la generazione e la distribuzione di elettricità siano un monopolio naturale comincia ad essere rivista dalle nazioni, che hanno cominciato a ristrutturare il settore energetico per incoraggiare la competizione e aumentare l�efficienza economica: la liberalizzazione può rendere infatti i costi dei servizi energetici più accessibili.

Qual è dunque la direzione da percorrere. Senza dubbio, la cooperarne tra i Paesi più o meno avanzati non può che dischiudere nuove opportunità, a maggior ragione perché nazioni consumatrici e produttrici condividono interessi comuni.

Sviluppare ed esportare nei Paesi emergenti le tecnologie, ormai mature, dell'energia pulita richiede ovviamente una novazione a livello mondiale e H supporto di organizzazioni internazionali che consentano per esempio alle nuove grandi potenze consumai dell'India e della Cina di trovare i, loro ruolo in questo scenario, .avvenire appartiene poi alla cooperazione mondiale su, dima, una cooperazione attenta ai Paesi del sud del mondo ed al loro sviluppo tardivo ed, al contempo, sempre vigile nella lotta per la riduzione delle emissioni di C02.

Quel che si propone, in altre parole, è un modello misto di cooperazione attivo su due fronti: obiettivi energetici di promozione finanziaria per i paesi industrializzati ed una nuova via di sviluppo alternativa per le realtà emergenti, tale da consentir loro di saltare la tappa degli sprechi che i Paesi industrializzati hanno vissuto e che proprio a questi ultimi spetta promuovere attraverso la ricerca ed il trasferimento e l'adattamento di tecnologie mature a debole emissione di C02.

Il valore degli investimenti di energia globali cumulativi richiesti nel periodo 1990- 2020 sono stimati tra i 9.000 e 16.000 miliardi di dollari: la sfida non è solo quella di ricercare i capitali necessari, ma anche e soprattutto quella di indirizzare, aumentandone la redditività, quelli già disponibili. Va da sé che il compito si complica laddove regna l'instabilità politica, mancano il piccolo risparmio e le istituzioni finanziarie, le procedure legali sono inaffidabili, vi è un forte ricorso all'interventismo ed alla corruzione: qui i Paesi industrializzati hanno sviluppato schemi bilaterali di assicurazione dal rischio, sia pur con costi notevoli.

Ne è un esempio l'Agenzia Multilaterale di Garanzia sugli Investimenti che all'intemo della Worid Bank fornisce garanzie per gli investimenti a lungo termine contro i rischi ' politici in Europa Orientale ed in Asia centrale. Anche conseguimento di un altro obiettivo importante, quale l'applicazione diffusa di nuove tecnologie pulite ed efficienti nelle.economie di transizione e in via di sviluppo, può diventare però il perno dell'attività della Worid Bank. dal momento che la sua attività tradizionale, vale a dire il finanziamento di progetti energetici convenzionali, non è più accettabile in un panorama energetico mutato come quello attuale.

D'altro canto, le agenzie multilaterali sono spesso criticate per i loro costi eccessivi, i tempi lunghi e le procedure complicate, che derivano dal fatto stesso di rappresentare a volte l'unico mezzo disponibile per i progetti di finanziamento di elettrificazione rurale e di energia rinnovabile nelle economie emergenti: più efficaci progetti di finanziamento dovrebbero prevedere tempi di studio relativamente breve.

un numero limitato di partecipanti, la nomina di esperti che seguano il progetto dall'inizio alla fine, accordi standard e tempistiche di realizzazione concordate dall'inizio. Ciò contribuirebbe a ridurre sia i costi di transazione che quelli specifici di progetto, a fornire più velocemente i servizi, a promuovere i sistemi più efficienti e più redditizi.

Come si è detto, l'altra metà dell'equazione è rappresentato invece dal capitale privato, essenziale per gli investimenti nella fornitura di fonti energetiche sostenibili nei Paesi in via di sviluppo: da un lato, perché molti governi non vogliono e non possono sostenere i finanziamenti necessari; dall'altro perché gli istituti di credito multilaterali non possono fornire più del 15 dell'ammontare complessivo richiesto per gli investimenti energetici. L'investimento diretto da parte delle aziende insieme ai capitali privati, anche stranieri, in netta crescita e meno volatili di altre forme di investiment

Relatori: Orio De Paoli, Elena Piera Montacchini, Liliana Bonvecchi
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
A Architettura > AO Progettazione
A Architettura > AD Bioarchitettura
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura (ambiente e paesaggio)
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/1217
Capitoli:

� Introduzione : il futuro sostenibile

� Vecchie e nuove fonti energetiche

� Capitolo 1 Lo Sviluppo sostenibile

Capitolo 1_1 : Rapporto Bmndtiand

Agenda 21

Risparmio energetico

Protocollo di Kyoto

� Capitolo 2 Energia rinnovabile

Capitolo 2_1: Le fonti energetiche alternative

-2_1.1 Energia solare termica

-2_1.2 Energia solare fotovoltaica

-2_1.3 Energia da biomasse

-2_1.4 Energia idroelettrica

-2_1.5 Energia geotermica

� Capitolo 3 Energia solare: orientamento al fotovoltaico pag. 55

Capitolo 3_1:1 vantaggi di un orientamento FV

� Capitolo 4 Energia solare: il fotovoltaico pag. 54

Capitolo 4_1: L'energia fotovoltaica dagli inizi ad oggi

Capitolo 4_2; Energia solare e risparmio energetico

Capitolo 4_3: Le diverse tipologie di celle

Capitolo 4_4: Componenti di un impianto fotovoltaico

-4_4.1 Generatore FV

-4_4.2 Moduli

-4_4.3 Sistemi di accumulo

-4_4.4 Impianti FV connessi alla rete

-4_4.5 Impianti FV isolati

Capitolo 4_5: Ecocompatibilità ambientale

Capitolo 4_6: Applicazioni in campo architettonico

Capitolo 5 II fotovoltaico a film sottile pag 117

Capitolo 5_1: La tecnologia a film sottile

-5_1.1 Film sottile in silicio amorfo

-5_1.2 Film sottile in telluro di cadmio

-5_1.3 Film sottile CIS e CIGS

Capitolo 6 Proposta progettuale pag 130

Capitolo 6_1:1° proposta : descrizione del progetto

Capitolo 6_2:2° proposta : esempi di allestimenti in contesti urbani

� Bibliografìa

� Sitografia

� Ringraziamenti

Bibliografia:

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Riviste

Rivista Casa energia n.4 luglio-agosto 2007

Rivista Casa energia n.5 settembre-ottobre 2007

� Rivista Casa energia n.6 novembre-dicembre 2007

� Rivista FV fotovoltaici n. 1-2-3^4-5-6 anno 2006

� Ri vista FV fotovoltaici n. 1-2-3-4-5-6 anno 2007

� Rivista FV fotovoltaici n. 1-2-3-4 anno 2008Norme di riferimento

Decreto Legislativo 19/08/2005 n.192, Attuazione della direttiva 2002/91/CE

relativa al rendimento energetico nell'edilizia

Decreto legislativo 29 dicembre 2006, n. 311, "Disposizioni correttive ed

integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della

direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico in edilizia"

Decreto 19 febbraio 2007, Criteri e modalità' per incentivare la produzione di

energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in

attuazione dell'articolo 7 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387.

Decreto 28 luglio 2005 Criteri per l'incentivazione della produzione di energia

elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare. (GU n. 181 del 5-8-

2005)

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