Collegato alla rete per 40 anni - Il primo impianto fotovoltaico d'Europa

Il Ticino è considerato la regione più soleggiata della Svizzera. Non sorprende quindi che il primo impianto fotovoltaico d'Europa sia stato collegato alla rete pubblica proprio lì. era il 1982. E l'impianto funziona ancora oggi, quasi come allora.

Ticino Solare, o in breve TISO -10, è stato installato sul tetto di un edificio dell'istituto tecnico vicino a Lugano. Il 13 maggio 1982, il sistema rivolto a sud ha fornito elettricità alla rete. La capacità installata è di 10 kWp - da cui il nome 10. Era una cosa eccezionale per l'epoca. In seguito, i pannelli sono stati trasferiti in un altro edificio.

Lo stato, la consistenza, il colore e la resa delle celle solari sono stati regolarmente controllati e misurati. Dopo 35 anni di funzionamento, un esame è giunto alla conclusione che le celle mostravano segni di usura - parole chiave: corrosione, punti bruciati (hot spot), crepe nelle celle o difetti nei cavi di collegamento. Ma:

La maggior parte dei moduli funzionava ancora bene e forniva almeno l'80% della potenza complessiva. I produttori di pannelli solari garantiscono solitamente una durata di 25-30 anni.

Energeiaplus ha chiesto a Mauro Caccivio cosa rende speciale TISO-10. Caccivio dirige il laboratorio di fotovoltaico della Scuola Universitaria Professionale SUPSI in Ticino.

Energeiaplus: le celle solari di TISO-10 producono elettricità dall'energia solare da 40 anni. Non è incredibile?

Mauro Caccivio: È assolutamente incredibile. Se si guardano le foto in bianco e nero di allora e si visualizzano i progressi tecnologici compiuti da allora, si capisce quanto fosse visionario il progetto e quanto fosse coraggioso il team che lo ha realizzato. Il TISO è stato importante per la successiva diffusione massiccia dell'energia solare: la tecnologia fotovoltaica, già all'inizio della sua fase industriale, era in grado di reimmettere nella rete elettrica l'energia necessaria alla produzione dei moduli solari per molte volte. Questo è fondamentale per mantenere il più basso possibile l'impatto sull'ambiente e sulla natura, ed è ancora più vero oggi, visto l'enorme sviluppo che stiamo vivendo.

All'epoca, l'impianto era il primo in Europa a essere collegato alla rete elettrica. In che modo è stato un evento?

Si trattava di una vera novità per l'epoca: un impianto così grande, montato in strutture indipendenti e collegato alla rete con un approccio industriale, non era mai stato visto prima in Europa. Inoltre: nel 1982 i moduli solari non erano ancora un prodotto di massa e quindi costosi. Venivano utilizzati principalmente per fornire energia a chalet remoti in montagna. L'idea alla base del progetto TISO era quella di monitorare in modo accurato e costante l'evoluzione della potenza, il che ha portato a un'importante collaborazione con l'European Joint Research Test Center, a 50 km da Lugano. Questa idea è stata la nascita della ricerca solare in Ticino e ha reso possibile la creazione del laboratorio di fotovoltaico della SUPSI.

All'epoca, i pannelli avevano una potenza di 10kWp. Straordinario per l'epoca. Perché? Oggi i pannelli sono molto più potenti.

I pannelli sono stati selezionati con cura. ARCO Solar è stato il primo produttore a entrare nella gamma dei megawatt nel 1982 e la sua tecnologia si è dimostrata affidabile anche nei test preliminari. Oggi ci stiamo avvicinando alla scala dei terawatt a livello mondiale. Quindi la potenza erogata oggi è un milione di volte superiore! I moduli di allora provenivano direttamente dalla tecnologia spaziale e avevano un'efficienza del 10%. L'efficienza record dei moduli odierni è del 25%. Ulteriori sviluppi dimostrano che un'efficienza del 30% è realistica, come nel caso dei pannelli solari dallo spazio.

i pannelli sono in uso da 40 anni? Quali sono i segni dell'età?

40 anni sono tanti e i segni dell'invecchiamento sono chiaramente visibili su gran parte dei moduli. Tra i problemi più comuni vi sono i problemi di hotspot, che sono principalmente legati alla connessione non ottimale dei terminali. La spellatura della pellicola posteriore è un altro aspetto critico. Abbiamo scoperto che i 288 moduli provengono da almeno tre diversi cicli di produzione e che una delle formulazioni era particolarmente buona, tanto che le prestazioni dei moduli migliori rientrano ancora nelle condizioni di garanzia dopo 40 anni.

Anche le celle TISO-10 sono un oggetto di ricerca. Qual è il contributo delle cellule allo sviluppo degli attuali pannelli?

L'osservazione a lungo termine di un sistema fotovoltaico come il TISO fornisce alla ricerca importanti indicazioni sui meccanismi effettivi di invecchiamento e su come questi possano essere simulati in modo accelerato. Dopo 20 anni di funzionamento, ad esempio, un progetto speciale della SUPSI e del CCR ha cercato di stimare il tempo medio di guasto del TISO. Conclusione: sulla base dei test di vita accelerata, si può ritenere che i moduli possano ancora fornire energia elettrica utilizzabile per 10-15 anni. In effetti, i moduli hanno superato le previsioni, come abbiamo potuto dimostrare con l'aggiornamento dopo 35 anni. E i punti critici, come i problemi di isolamento e i punti caldi, sono stati identificati correttamente.

I produttori garantiscono una durata di vita di circa 25-30 anni per la produzione di elettricità solare con le celle solari. Cosa distingue i pannelli di oggi da quelli del TISO-10?

I pannelli di TISO sono più piccoli rispetto alla tecnologia attuale e hanno celle più spesse, il che ha dimostrato di renderli molto robusti. Direi che questo è il loro principale vantaggio rispetto a oggi. D'altra parte, le procedure di prova e di certificazione sono migliorate molto, così come la conoscenza dei materiali e del loro invecchiamento. L'efficienza dei moduli è aumentata incredibilmente e i processi tecnologici e industriali odierni consentono miglioramenti costanti. È chiaro che una garanzia di 30 anni è una sfida sotto diversi punti di vista, ma con i controlli di qualità e i materiali appropriati, possiamo anche prevedere una lunga durata per i moduli venduti oggi sul mercato.

Torniamo al 1982: qual era lo stato dell'energia solare a quel tempo?

A quel tempo, l'energia solare era ancora agli inizi. Il prezzo per watt dei moduli TISO era 100 volte superiore a quello attuale, le celle solari erano prodotte con i rifiuti di silicio dell'industria elettronica. Il Tour de Sol, la prima corsa con veicoli a energia solare, ha dato un impulso al fotovoltaico in Svizzera.

Con la produzione di massa di moduli fotovoltaici, i prezzi sono scesi. Questo, insieme all'obiettivo di decarbonizzare l'approvvigionamento energetico, ha contribuito alla diffusione del fotovoltaico.

Il Ticino è considerato il salotto della Svizzera. È stato questo il motivo per cui il primo impianto è stato collegato alla rete proprio in Ticino?

È una coincidenza piuttosto notevole. Il Ticino è il terzo cantone idroelettrico della Svizzera. L'importanza delle energie rinnovabili è quindi ben nota qui, e i moduli fotovoltaici erano necessari per rifornire di elettricità i "rustici" delle Alpi. nel 1978 sono arrivati nel nostro cantone i primi moduli, provenienti direttamente dalla tecnologia spaziale. nel 1982 inizia l'avventura TISO con la partecipazione dell'azienda Invertomatic di Riazzino per la produzione degli inverter. Direi che i pionieri, l'interesse, la necessità e il sole del Ticino hanno contribuito insieme a questo sviluppo.

In che modo il TISO-10 ha influenzato la ricerca e l'ulteriore sviluppo del fotovoltaico?

Possiamo certamente dire che il nostro gruppo alla SUPSI è nato grazie a questa esperienza. All'ISAAC, l'Istituto per la Sostenibilità Applicata all'Ambiente Costruito, da cui è nato il gruppo originario, sono stati aggiunti nuovi temi multidisciplinari come le reti intelligenti, la mobilità e l'integrazione degli edifici. Questo ha portato a due spin-off (Hive power e i-Win) e a diverse piccole aziende attive nel settore solare.

Oltre ai nostri sviluppi, l'impianto fotovoltaico, che è stato monitorato scientificamente per 40 anni, è stato una fonte di informazioni per diversi scienziati in tutto il mondo. Lo festeggeremo alla prossima Conferenza Mondiale di Milano, dove presenteremo una brochure in occasione di un evento speciale con la partecipazione dell'industria solare europea.

Nel frattempo, la Svizzera è rimasta indietro rispetto alla Cina nella produzione di celle solari. La Svizzera può recuperare il ritardo? Qual è la sua valutazione?

La Svizzera ha il know-how e l'esperienza per assumere un ruolo di primo piano nella nuova fase, in cui l'industria e la produzione saranno nuovamente localizzate in Europa (la previsione è di 20 GW di produzione locale entro il 2025).

Il Gruppo Meyer Burger, con sede a Thun BE, prevede di aumentare la produzione di pannelli fotovoltaici a 1,4 GW quest'anno e di produrre 7 GW/anno nel 2027.

Diverse aziende svizzere sono all'avanguardia nel settore del fotovoltaico integrato negli edifici per sfruttare il potenziale annuale di 67 TWh di produzione di energia elettrica da tetti e facciate. Infine, ma non per questo meno importante, la ricerca sta lavorando intensamente a nuovi sviluppi: l'EPFL/CSEM ha recentemente raggiunto un'efficienza record di oltre il 30% per le celle solari a doppio strato a film sottile di silicio.

Direi che il futuro è luminoso e solare!

Intervista: Brigitte Mader, Comunicazione, Ufficio federale dell'energia