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Politica ambientale e semiconduttori di potenza

Lo svuluppo delle energie rinnovabili

Come è noto, la stragrande maggioranza di energia primaria viene domandata per l’impiego dei combustibili fossili, olio, gas e carbone dando così un notevole contributo al famoso effetto serra. In base a tali informazioni, l’impegno delle varie politiche ambientali voltano allo sviluppo delle nuove tecnologie per l’erogazione delle cosiddette energie rinnovabili. I produttori di semiconduttori di potenza saranno tra quelli che beneficeranno consistentemente della crescita delle energie rinnovabili.

Ruolo della politica ambientale

Oggi la maggior parte della domanda di energia primaria viene coperta bruciando combustibili fossili come, olio, gas e carbone, contribuendo in questo modo alla creazione dell’effetto serra. Negli ultimi anni è poi cresciuta la consapevolezza degli effetti catastrofici del riscaldamento del globo terrestre, e ciò ha portato all’introduzione di nuovi obiettivi che mirano alla riduzione delle emissione dei gas serra. Alla base di questa politica climatica c’è sicuramente lo sviluppo e la diffusione delle energie rinnovabili e l’incremento dell’efficienza energetica. Nell’ambito della politica climatica l’Europa è certamente leader nell’utilizzo di nuove tecnologie, e la Germania è il primo esempio nell’uso delle nuove tecnologie per la generazione di energia. In linea con l’obiettivo che mira alla riduzione delle emissioni di CO2 del 14% nel 2020 (questo dato è stato comparato rispetto al livello delle emissioni del 2005), la produzione di energia primaria da fonti rinnovabili dovrà incrementare, sempre entro il 2020 del 18% (riferito al 6% del 2005).

Per il consumo di energia elettrica in Germania questo significa che la quota delle energie rinnovabili dovrà raddoppiare entro il 2020, per poi arrivare secondo le proiezioni a superare il 70% nel 2050. Oggi l’energia eolica è la fonte rinnovabile più presente nel mercato energetico. In Germania, l’energia prodotta da centrali eoliche è al primo posto, con una quota di mercato del 45%, seguita dalle biomasse, dall’energia prodotta dalle centrali idriche e dalle centrali fotovoltaiche.

La produzione di energia elettrica

Parallelamente alle politiche e agli incentivi finanziari atti a promuovere le energie alternative, è importante sottolineare che il costo per la produzione dell’energia elettrica mediante sistemi rinnovabili sta diminuendo. Basta prendere come esempio il campo fotovoltaico, che attualmente è considerato il settore più costoso per la generazione; nel settembre 2008 il costo di un modulo cristallino era all’incirca 3.5 euro/watt, mentre oggi il costo è diminuito del 35%, grazie a diversi fattori tra cui l’aumento della concorrenza, in particolare cinese, l’implementazione tecnologica per la produzione in serie dei moduli e la diminuzione di richieste di silicio grezzo. Questa tendenza dovrebbe portare alla fine del 2010 a un costo pari a 1 euro/watt. Considerati questi dati è probabile che il costo della produzione di energia attraverso architetture solari sarà in un futuro non molto lontano paragonabile a quello delle metodologie tradizionali.

L’importanza dei semiconduttori di potenza

I produttori di semiconduttori di potenza saranno tra quelli che beneficeranno in modo importante della crescita del mercato delle energie rinnovabili. Prima di tutto perché i semiconduttori di potenza sono necessari per la conversione dell’energia, come ad esempio gli inverter per le centrali eoliche. In secondo luogo perché i semiconduttori sono l’elemento principale per la variazione delle velocità; questa caratteristica è indispensabile nel campo eolico, nel solare e nelle biomasse. Tale controllo è usato, per esempio, in ambito solare per orientare i pannelli fotovoltaici in modo da seguire il percorso del sole, o nelle turbine eoliche per ottimizzare il grado di inclinazione delle pale, mentre nel campo delle biomasse è indispensabile per il controllo e la gestione del mix di sostanze da fornire come combustibile. Grazie alla loro tecnologia e alla facilità di utilizzo, i moduli di potenza sono oggi largamente utilizzati come switch elettronici in applicazioni per il recupero dell’energia. Un modulo di potenza è sostanzialmente un componente elettronico composto dalle seguenti parti: chip, substrato di ceramica, case e terminali per la connessione. Questi moduli vengono forniti in differenti versioni, in funzione dell’assemblaggio, delle connessioni tecnologiche e del livello di integrazione richiesto. Un esempio è l’integrazione in un unico assemblato del driver, dei sensori di corrente, del dissipatore e dei moduli di potenza.

Nonostante nel 2008 i semiconduttori di potenza impiegati in applicazioni nel campo dell’energia rinnovabile abbiano raggiunto una quota sul totale limitata al 7,5%, questo mercato vanta oggi una crescita media annua del 25%, di gran lunga superiore a quella registrata in altri settori, e si ipotizza che nel 2012 il settore possa arrivare a generare 380 milioni di dollari. Nelle centrali eoliche e solari l’affidabilità della fornitura energetica è la priorità principale, seguita dall’elevata efficienza e dalla compattezza dei sistemi. Inoltre, incrementando la potenza di un inverter, la connessione in parallelo dei moduli e la distribuzione del calore diventano anch’essi fattori importanti. Analizzando una turbina eolica con potenza d’uscita di 3 MW possiamo affermare che la perdita di circa 45 kW di potenza termica avviene nei soli semiconduttori di potenza; un valore questo che comparato con i consumi quotidiani risulta pari al fabbisogno necessario per il riscaldamento di tre abitazioni private.

 

 

 

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