martedì 10 marzo 2009

Prossimi incontri



ATTIVITA’ EDUCATIVA - FORMATIVA

Attività svolte nel 2006/2007

  • realizzazione del LABFER Lodi presso l’ITIS Volta di Via Giovanni XXIII
  • inaugurazione del Laboratorio
  • attività didattica
  • attività formativa
  • creazione di un comitato scientifico di coordinamento
  • presentazione del LABFER presso incontri e convegni

Il LABFER Lodi è stato inaugurato ufficialmente il giorno 26 marzo 2007; durante la giornata erano presenti il Provveditore agli studi, Dirigenti Scolastici del Lodigiano, i referenti del CREA di Lodi, insegnanti dei plessi di Lodi e Provincia, Assessori Comunali e Provinciali.

È stato creato un coordinamento tecnico scientifico per la realizzazione degli incontri e la definizione delle presentazioni pubbliche dei risultati del laboratorio, formato da: prof. Giuseppe Fiocchi (referente didattico interno), Dario Tansini (referente coordinatore esterno), Adriano Bettua (responsabile tecnico laboratorio).

Durante l’anno scolastico 2006/2007 sono stati attivati progetti educativi mirati alla conoscenza delle FER e alla riduzione dei consumi energetici, presentati da Legambiente e realizzati attraverso il CREA di Lodi.

Hanno partecipato direttamente a tali percorsi 7 classi, di cui 4 delle Scuole Primarie e 3 delle Scuole Secondarie di Primo Grado, per un totale di circa 170 studenti, 14 insegnanti e 77 ore di attività:

· I.C. Zelo Buon Persico (LO) – classe 3C

· I.C. Zelo Buon Persico (LO) – classe 3A

· I.C. Tavazzano con Villavesco (LO) – classe 3A

· Scuola Primaria Corte Palasio (LO) – classe 4

· Scuola Primaria Corte Palasio (LO) – classe 5

· Scuola Primaria San Rocco al Porto – classe 5A

· Scuola Primaria San Rocco al Porto – classe 5B

In queste classi sono stati distinti differenti percorsi di apprendimento e di sperimentazione sulla base di incontri predisposti con i docenti, che hanno contemplato anche una stretta attività all’interno del LABFER; tale attività ha dato origine a prodotti finali presentati durante l’EXPOScuolambiente 2007.

Le scuole Primarie hanno giocato e sperimentato all’interno del Laboratorio e presso il Cortile dell’Itis, attraverso un’attività mirata alla conoscenza degli strumenti e delle potenzialità offerte dalle nuove tecnologie che utilizzano FER, in particolare giochi e motori funzionanti con Celle Fotovoltaiche, Pannelli solari termici e Parabole Solari.

Le Scuole Secondarie di Primo grado hanno partecipato a proiezioni di filmati realizzati da RAI Educational che hanno trattato il tema anche sotto il profilo normativo e di consumo dell’energia su scala nazionale. Durante l’attività scolastica le Scuole Secondarie hanno monitorato i consumi termici ed elettrici annui del proprio istituto, grazie alla collaborazione avviata con le rispettive amministrazioni, per configurare una stima delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera, finalizzando il progetto stesso alla ricerca di soluzioni alternative per il risparmio anche attraverso l’uso delle FER.

Sempre all’interno del LABFER gli studenti, seguiti da operatori del CREA e dal responsabile del Laboratorio, hanno realizzato esperimenti con Pannelli solari fotovoltaici e termici monitorando le variazioni di rendimento delle diverse tecnologie al variare dell’inclinazione dei pannelli / parabole e del loro orientamento; hanno in seguito osservato le potenzialità offerte dalle FUEL CELLS e le applicazioni base delle tecnologie prese in esame.

Legambiente ha inoltre messo a disposizione della struttura una laureanda in Scienze e Tecnologie Ambientali per il Territorio (Università di Milano) attraverso un progetto di Servizio Civile Nazionale Volontario.

L’attività didattica delle scuole è stata completata attraverso l’osservazione diretta di una mini centrale idraulica situata nel territorio provinciale, capace di generare 100 Kw/h attraverso un salto artificiale lungo un canale d’acqua.

I feedback ricevuti da queste classi sono tutti fortemente positivi, sia da parte del corpo docente che da parte degli studenti; abbiamo rilevato forti apprezzamenti sia dal punto di vista della metodologia didattica utilizzata sia della qualità delle sperimentazioni offerte dal LABFER; inoltre è stata manifestata una ulteriore richiesta di approfondimento delle tematiche attraverso l’uso di una struttura più completa e capiente (limite rilevato del LABFER di Lodi).

Durante l’anno 2007 abbiamo costruito all’interno del laboratorio una struttura che permette la sperimentazione anche in assenza di luce esterna, ma rimane il problema della capienza; per ovviare a tale inconveniente, in presenza di più classi contemporaneamente o di un numero elevato di studenti, i gruppi sono stati divisi in due parti, che si sono alternate per la visione dei filmati di approfondimento e per la sperimentazione diretta.

È stato collocato, a disposizione del laboratorio, un computer per la simulazione e l’inserimento dei dati rilevati dai pannelli solari; purtroppo una sola ed unica postazione sembra limitare le possibilità e potenzialità, costringendo gli utilizzatori del laboratorio ad attendere il compimento di ogni singolo esperimento di gruppo.

Grazie all’attività di comunicazione e alla realizzazione di depliant informativi sul LABFER e di materiale didattico specifico, numerose scuole hanno richiesto informazioni sul laboratorio e possibilità di visite, prenotandosi anche per l’anno scolastico successivo.

Le classi che hanno partecipato direttamente all’attività del LABFER:

  • Scuola Secondaria di Primo Grado “Don Milani” di Lodi – 3A
  • Scuola Secondaria di Primo Grado “Don Milani” di Lodi – 3B
  • Scuola Secondaria di Primo Grado “Don Milani” di Lodi – 3C
  • Scuola Secondaria di Primo Grado “Don Milani” di Lodi – 3D
  • Scuola Secondaria di Primo Grado “Don Milani” di Lodi – 3E
  • Scuola Primaria “Archinti” di Lodi – 2 classi – 50 bambini
  • ITIS Volta Lodi – classi quinte

L’attività formativa del LABFER è stata principalmente rivolta agli studenti delle classi quinte dell’ITIS Volta di Lodi, che hanno utilizzato gli strumenti messi a disposizione per approfondire i temi dell’energia attraverso le applicazioni meccaniche connesse all’uso delle tecnologie esposte, nonché per ampliare i propri curricula formativi.

INCONTRI E CONVEGNI

  • 24 giugno 2007 – Sun Day - giornata per la promozione dell'energia dal sole – Campagna Nazionale di Legambiente – esposizione all’interno dello stand di Legambiente Lodi

  • 7 giugno 2007 – Lodi Commitments - lo sviluppo sostenibile per il futuro del territorio

Presentata l’attività svolta dal LABFER e le potenzialità della struttura da parte del Provveditore agli Studi quale esempio concreto all’interno delle “Best Practices” - Le scuole e il risparmio energetico: il progetto Lab-Fer – Stefano Taravella, Dirigente Ufficio Scolastico Provinciale

  • 20 maggio 2007 – “Festa dell’Oasi” e dell’ecologia presso San Colombano al Lambro (MI) – realizzazione stand espositivo

  • 11 maggio 2007 – Festa “Lodi Art” degli Istituti Superiori della Provincia di Lodi – realizzazione stand espositivo

  • 10 maggio 2007 – “Giornata Nazionale del Commercio” – Presentazione delle attività di LABFER presso la Camera di Commercio di Lodi

4,5,6 maggio 2007 – Fiera di Borghetto Lodigiano (LO) – Inserimento delle attività del LABFER presso lo stand dell’Unione Artigiani della Provincia di Lodi

STORIA DEL FOTOVOLTAICO

I PIONIERI (1839 – 1917)
1839: Edmond Becquerel, a diciannove anni, scopre l’ effetto fotovoltaico durante alcuni
esperimenti con celle elettrolitiche, osservando il formarsi di una d.d.p. tra due elettrodi identici di
platino, uno illuminato e l’ altro al buio; la d.d.p. dipendeva dall’ intensità e dal colore della luce.
1873: Willoughby Smith scopre la fotoconducibiltà del selenio.
1876: Due scienziati britannici, Adams e Day, osservano il selenio convertire la luce del sole
direttamente in elettricità, senza riscaldare un fluido e senza utilizzare parti mobili. Giunzioni di
selenio e suoi ossidi metallici vengono utilizzate ancor oggi per la produzione di luxmetri.
1883: Fritts descrive il funzionamento di una cella fotovoltaica nel tentativo di simulare l’ occhio
umano.
1904: Hallwachs scopre l’ effetto fotovoltaico in un dispositivo a base di rame.
1914: Il rendimento delle celle al selenio si aggira intorno all’ 1%. Oggi, in laboratorio, le celle al
silicio a altri materiali raggiungono quasi il 40%.
1917: Kennard e Dieterich usano il concetto di barriera di potenziale per spiegare l’ effetto
fotoelettrico.

LO SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE
I primi dispositivi basati sul silicio si possono osservare già nei primi anni ’ 40. Ma è nella
primavera del 1953 che, studiando il silicio e le sue possibili applicazioni nell’ elettronica, Gerald
Pearson, fisico presso i laboratori Bell, costruì involontariamente una cella solare a silicio molto più
efficiente di quella a selenio. Altri due scienziati della Bell – Darryl Chapin e Calvin Fuller –
perfezionarono la scoperta di Pearson e realizzarono la prima cella in grado di convertire in
elettricità abbastanza energia solare per alimentare dispositivi elettrici di uso quotidiano: il primo
giorno di sole del 1954 la cella al silicio funzionava con un rendimento del 6%.
Negli anni ’ 60 si cominciò a pensare di produrre “nastri e fogli” di silicio, per cercare di risolvere il
problema degli ingenti sprechi di materiale dovuti al taglio dei lingotti. Ancora negli anni ’ 60
Shurland propose l’ utilizzo del solfuro di Cadmio, e nel ’ 67 era pronta la prima cella a solfuro di
cadmio depositato su plastica.
Negli anni ’ 70 cominciarono ad essere sviluppate, nell’ ambito delle applicazioni spaziali, celle
all’ arseniuro di Gallio, le quali presero definitivamente piede nell’ ultimo decennio del secolo.
Vennero sviluppati procedimenti per produrre silicio policristallino, meno costosi e meno
dispendiosi di quelli per il monocristallino. Dopo la crisi petrolifera del ’ 73 Carson ottiene per caso
una pellicola sottile di silicio amorfo idrogenato, che nel ’ 76 raggiunge il rendimento del 5,5%. In
quegli anni il DOE PV Research and Development Programme sperimentava pellicole sottili al
silicio cristallino, e tutta una gamma di nuovi materiali: CIS, CdTe, InP, Zn3P2, Cu2Se, WSe2,
GaAs, ZnSiAs. È interessante notare che l’ utilizzo di pellicole sottili era già stato proposto dallo
stesso Chapin, all’ epoca delle sue prime scoperte.
Nei primi anni ’ 80 Barnett, per conto della SERI, si interessò al tellururo di cadmio e alle pellicole
di silicio policristallino, fondando la società “AstroPower”, oggi ben nota. Sempre nei primi anni
’ 80, Martin Green, lavorando alla tecnologia del silicio, sostituì la serigrafia con solchi in rame
realizzati con il laser. Nel 1988 i fogli si silicio venivano ricavati da poligoni ottagonali,
migliorando il rendimento del processo e diminuendo la fragilità.
Nel 1997 veniva “ lanciata” la prima cella a giunzione tripla a silicio amorfo.
I ricercatori del FV hanno avuto un ruolo chiave nella scoperta di nuovi materiali semiconduttori e
strutture ibride, e diedero importanti contributi alle tecniche di crescita epitassiale e di crescita delle
pellicole lattice-matched; una delle prime applicazioni delle strutture ibride a semiconduttore
sull’ GaAs e le giunzioni III-V, sviluppate originariamente per i campi FV a concentrazione. In 50 anni di ricerche sul fotovoltaico, mentre questo beneficiava dell’ esplosione della tecnologia
microelettronica del silicio, produceva nel contempo nuove conoscenze a beneficio di quella stessa
industria elettronica con cui era intimamente legato.

LE APPLICAZIONI
L’ Aeronautica e l’ Esercito statunitensi seguirono molto da vicino lo sviluppo della cella solare a
silicio presso i laboratori Bell. Entrambi ritenevano che il fotovoltaico potesse costituire la fonte
energetica ideale per un progetto top-secret: i satelliti artificiali orbitanti attorno alla Terra. Grazie a
un’ assidua crociata condotta da Hans Ziegler, del corpo del Genio Trasmissioni dell’ esercito
statunitense, la Marina Militare installò sui satelliti un sistema energetico a due sorgenti – batterie
chimiche e celle solari al silicio – sul satellite Vanguard; mentre le batterie si esaurirono dopo una
settimana circa, le celle solari funzionarono per anni.
Già dalla fine degli anni ‘ 50 il fotovoltaico forniva elettricità ai satelliti americani e sovietici. Gli
ingegneri del solare progettarono moduli sempre più potenti, mentre il nucleare non realizzò mai le
aspettative per i satelliti spaziali. Alla fine degli anni ’ 70 le celle solari erano ormai diventate fonte
energetica abituale per i satelliti artificiali, e così è ancora oggi. La tecnologia era invece troppo
costosa per gli usi terrestri, e lo rimase fino ai primi anni Settanta, quando Elliot Berman, sostenuto
finanziariamente dalla Exxon, progettò un modulo solare notevolmente più economico.
Il primo acquirente importante di celle solari per uso terrestre fu l’ industria petrolifera, che se ne
servì in luoghi non serviti dalle linee elettriche: pannelli fotovoltaici vennero usati al posto di
batterie tossiche (ingombranti e dalla vita breve) per alimentare le luci di segnalazioni sulle
piattaforme petrolifere del Golfo del Messico e nei campi di estrazione del petrolio e del metano,
dove servono piccole quantità di elettricità per combattere la corrosione delle teste dei pozzi e dei
condotti.
Nel 1974 Johh Oades, ingegnere presso una controllata della GTE, progettò un ripetitore a
bassissima potenza per il quale era sufficiente l’ energia fotovoltaica. Così non ci fu più il problema
di trasportare carburante o batterie nelle impervie zone montane dove venivano installati i ripetitori,
e nelle piccole comunità del West degli Stati Uniti i residenti smisero di percorrere grandi distanze
per poter effettuare una telefonata interurbana. L’ Australia, con una popolazione relativamente
piccola distribuita su un territorio molto ampio, cominciò a installare reti di comunicazione a
energia fotovoltaica già nel 1978. Alla metà degli anni ’ 80 le celle solari erano diventate la fonte
energetica di elezione per le reti remote di telecomunicazioni in tutto il mondo.
Nel 1977 il Capitano Lloyd Lomer, della Guardia Costiera statunitense, diede il via ad un
programma fotovoltaico per alimentare le boe isolate e i fari costieri. Oggi la maggior parte degli
ausili per la navigazione in tutto il mondo funziona a celle solari. Verso la metà degli anni ’ 70 molte
compagnie ferroviarie ricorsero al fotovoltaico per alimentare i dispositivi di segnalamento e di
smistamento necessari per la sicurezza del traffico ferroviario, funzionanti grazie ai sistemi di
comunicazione a microonde. Le comunicazioni fra le stazioni ferroviarie poterono fare a meno dei
pali e dei cavi telefonici lungo i binari.
Quando, sempre negli anni ’ 70, la grande siccità colpì la regione del Sahel in Africa, padre Bernard
Verspieren avviò un programma di pompaggio fotovoltaico per attingere acqua dalle falde acquifere
che fa ormai da modello per il mondo in via di sviluppo. A quei tempi, in tutto il mondo c’ erano
meno di dieci pompe fotovoltaiche. Oggi ce ne sono decine di migliaia.
Negli anni ’ 80 l’ ingegnere svizzero Markus Real dimostrò la validità della generazione distribuita
installando moduli solari da tre kilowatt su 333 tetti di Zurigo. Da allora, nessuno parla più di
centrali elettriche fotovoltaiche, e i vari governi stanno sviluppando piani di incentivazione
finanziaria per incoraggiare i cittadini a solarizzare i propri tetti.
Poiché il costo dell’ installazione delle linee di trasmissione elettrica è estremamente elevato, oltre
due miliardi di persone nei paesi in via di sviluppo sono ancora prive di elettricità di rete. Intanto,
però, in metà delle famiglie delle isole della Polinesia francese, nelle zone rurali del Kenya, nella Repubblica Dominicana e nel Centroamerica, migliaia di persone alimentano lampadine, televisori
e radio con l’ elettricità solare.
L’ affidabilità e la versatilità del fotovoltaico in ambiente spaziale e terrestre hanno impressionato
molti addetti ai lavori nell’ industria elettrica e delle telecomunicazioni. Oggi la Banca Mondiale e
molti organismi internazionali ritengono che le celle solari “abbiano un ruolo importante e sempre
crescente nella fornitura di servizi elettrici nelle aree rurali dei paesi in via di sviluppo”.

IL FOTOVOLTAICO IN ITALIA
Nell’ agosto del ’ 61, in occasione della prima Conferenza Internazionale delle Nazioni Unite sulle
Fonti di Energia Nuove e Rinnovabili, svoltasi a Roma, vennero presentate numerose opere sullo
stato dell’ arte e sulle prospettive del fotovoltaico. Dopo la crisi petrolifera del 1973 il CNR
cominciò a fabbricare celle solari, vennero fondate la Solare S.p.a e la Helios Technology,
inizialmente nota come Secies.
Nel 1979, al Passo della Mandriola, nella comunità dell’ appennino Cesenate, venne installato il
primo impianto fotovoltaico italiano da 1 kW, frutto di una collaborazione tra l’ istituto LAMEL del
CNR, l’ ENEL, la Riva Calzoni e la Helios Technology.
Negli anni ’ 90 l’ Italia era primo posto in Europa per la potenza installata in impianti fotovoltaici
(circa 25 MW), e nel 1993 nacque il Piano Fotovoltaico Nazionale, al quale parteciparono, tra gli
altri, l’ ENEA, l’ ENI Eurosolare e l’ Helios Technology.
Attualmente è stato varato il programma “ 10.000 tetti fotovoltaici”, che avrà termine nel 2007.

Il primo post

Fra i tanti progetti messi in cantiere, dal gruppo di lavoro Lab FER, siamo finalmente approdati anche a questo blog che porterà alla vostra conoscenza le attività svolte e la nostra passione per le l'energia pulita.
La nostra meta: Sviluppo sostenibile


Gli studenti del Lab FER