I pannelli fotovoltaici convertono direttamente la luce solare in elettricità e rappresentano un'importante tecnologia per l'approvvigionamento elettrico sostenibile del futuro. Il potenziale dell'elettricità di origine solare è notevole: entro il 2050 potrebbe essere coperto con impianti fotovoltaici circa il 20% dell'attuale fabbisogno di energia elettrica.

La tecnologia fotovoltaica è relativamente giovane e complessa e richiede ancora grandi sforzi nell'ambito della ricerca. L'obiettivo principale è rendere economicamente più competitiva, in futuro, l'energia elettrica di origine solare, oggi relativamente costosa; solo negli ultimi anni i costi di acquisizione sono stati abbassati di circa 5% l'anno.

Sul piano mondiale, il mercato del fotovoltaico ha conosciuto ritmi di crescita di oltre il 30% all'anno, soprattutto in Europa. In Svizzera sono attualmente installati circa 30 MW, che tuttavia contribuiscono solo per una quota molto limitata (circa 0,04%) alla produzione nazionale di energia elettrica. Ciononostante, il mercato svizzero del fotovoltaico ottiene nuovi impulsi grazie alla rimunerazione per l'immissione di energia a copertura dei costi.

Gli utili derivanti dagli impianti fotovoltaici sono espressi in kWh/kWp (utile annuo/prestazione massima dell'impianto). Il valore medio degli impianti in Svizzera si aggira attorno a 820 kWh/kWp, mentre gli impianti più recenti anche sull'Altopiano svizzero possono raggiungere fino a 1‘000 kWh/kWp. A seconda della tecnologia, è necessaria una superficie modulare compresa tra 8 m2 (celle cristalline) e 25 m2 (per determinati tipi di celle a film sottile).

La produzione di calore mediante energia solare è un'opzione interessante rispetto alle altre fonti energetiche e si avvale di impianti standardizzati per la produzione di acqua calda e come integrazione agli impianti di riscaldamento. Le imprese attive nel settore dei riscaldamenti convenzionali migliorano di continuo la loro offerta. Attualmente, in Svizzera vengono realizzati ogni anno circa 4'000 impianti solari di questo tipo. L'energia termica di origine solare può essere combinata in modo efficace con qualsiasi altro vettore energetico. Sebbene la quota di tale energia sia oggi relativamente limitata rispetto al consumo complessivo nazionale, il suo potenziale è rilevante. Se tutti gli edifici esistenti fossero risanati in modo ottimale dal punto di vista energetico, i collettori solari consentirebbero di coprire l'intero fabbisogno di energia termica delle economie domestiche svizzere.

Un'ulteriore applicazione dell'energia solare è rappresentata dalle centrali eliotermiche, che tuttavia non possono essere fatte funzionare in modo economicamente vantaggioso alle latitudini in cui si trova la Svizzera, ma solo nella fascia equatoriale della Terra. In teoria, l'uno per cento della superficie del Sahara sarebbe sufficiente per coprire, tramite centrali solari a specchi concentratori, l'intero fabbisogno di energia elettrica del nostro pianeta.

Mediante processi chimici è possibile stoccare l'energia solare. La tecnologia dei processi e dei reattori per questa opzione a lungo termine, che consentirebbe lo stoccaggio chimico e il trasporto dell'energia solare, è oggetto di intense attività di ricerca e sviluppo. In particolare, costituisce un punto cruciale la produzione di idrogeno grazie al ciclo ZnO/Zn.

Ricerca e sviluppo

In Svizzera e nel mondo, la ricerca e lo sviluppo si concentrano su nuovi materiali, componenti e procedimenti e nuove celle fotovoltaiche. L'obiettivo è rendere l'energia solare competitiva rispetto alle altre fonti per la produzione di energia elettrica, migliorarne in modo significativo il grado di efficienza e ridurre in modo massiccio i costi dei sistemi. Per quanto riguarda i collettori termici, il lavoro di ricerca è incentrato sull'efficienza, sull'ottimizzazione degli impianti e sulla messa a punto di validi sistemi a basso costo per lo stoccaggio stagionale del calore. I programmi di ricerca dell'Ufficio federale dell'energia UFE sono integrati in progetti nazionali e internazionali, come per esempio in quelli dell'Agenzia internazionale per l'energia.