Einstein - AEF

La Teoria della Relatività Generale e l’Effetto Fotoelettrico: due scoperte frutto di studi con una base comune, due teorie sviluppatesi in parallelo, due rivoluzioni basate entrambe su una nuova concenzione di luce e un solo genio.

Albert Einstein, conosciuto in tutto il mondo per la Teoria della Relatività Generale, vinse il premio Nobel nel 1921 per aver scoperto l’effetto fotoelettrico alla base dei moderni impianti fotovoltaici.

Nonostante il fotovoltaico non nasca con Einstein, è soltanto grazie a lui che il fenomeno è stato spiegato e dimostrato, quindi metabolizzato dalla scienza ed evoluto in seguito fino ai giorni nostri. Oggi il fotovoltaico non è soltanto una soluzione “alternativa”, ma per molti versi si candida ad essere una vera e propria speranza nel momento in cui la sostenibilità della produzione energetica si impone come dogma per il nuovo millennio.

 

Ora che gli studi sul fotovoltaico hanno portato a soluzioni di grande prestigio e buona economicità, il problema è moltiplicare la scala di diffusione della tecnologia e le possibilità di installazione sugli edifici. L’idea di reti diffuse e case autonome stuzzica chi sogna le smart city di domani, stimolando altresì gli investimenti di grandi aziende (quali l’italiana Eni) che, forti di decennale esperienza nel mondo dell’energia, fin da oggi tratteggiano quelle che potrebbero essere le soluzioni più pratiche e sostenibili in prospettiva futura.

 

La scoperta delle dinamiche che stanno alla base del moderno fotovoltaico va accreditata ad una lunga serie di grandi scienziati che con le loro scoperte hanno poco per volta avvicinato la formulazione definitiva della verità. Da Becquerel ad Augusto Righi, passando per Pacinotti, Fritz, Hertz e Max Planck, fino ad arrivare infine ad Einstein ed alla sua formulazione definitiva che reinterpretava le teorie antecedenti (faticando non poco ad imporre la propria formulazione).

 

L’effetto fotoelettrico è quel fenomeno per il quale un foglio di metallo, se sufficientemente illuminato, è in grado di emettere elettroni. Quindi elettricità. La sua descrizione semplificata è sufficiente per legare il Nobel di Einstein al fotovoltaico odierno, nonostante siano stati molti i passaggi intermedi che hanno trasformato la teoria in realtà di mercato. Ma Einstein è esattamente l’anello che trasforma una selva di indizi in un percorso chiaro.

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La chiave, oggi come allora, sta nello studio dei materiali utilizzati. Fin dal principio fu chiaro infatti come ogni metallo abbia una “resistenza” propria alla liberazione degli elettroni e che tale resistenza sia direttamente proporzionale alla quantità di energia necessaria per la produzione di elettricità. Quanto più puro è il metallo e quanto minore la sua resistenza, tanto migliore sarà l’efficienza ottenuta a parità di energia. Esiste pertanto una soglia minima entro la quale la produzione di elettroni non avviene: questa soglia è stata stabilita proprio dalla formulazione di Einstein ed è il punto esatto dal quale nasce l’idea di sfruttare una superficie esposta al sole per la produzione di elettricità.

Molte società stanno da tempo investendo nel settore per arrivare alla formulazione di una reale alternativa (oggi ancora non concreta) ai carburanti fossili. Il principale problema del fotovoltaico è infatti la sua intermittenza: il semplice intercalare del giorno e della notte, oltre alla minaccia imprevedibile del maltempo, rendono oggi il fotovoltaico una risorsa complementare, ma non esaustiva, per l’alimentazione di case e impianti industriali. Per dare completezza al fotovoltaico sono destinate ad emergere innovative soluzioni di storage, ossia meccanismi di conservazione efficiente dell’energia che consenta di immagazzinare risorse durante il giorno per liberarle durante la notte o durante momenti di assenza delle radiazioni solari (maltempo, pulviscolo atmosferico o altre cause).

Secondo i ricercatori Eni, la nuova frontiera dello sviluppo iniziato con la scoperta dell’effetto fotoelettrico da parte di Albert Einstein è delineata dal fotovoltaico organico (OPV) e dalle celle solari sensibilizzate con colorante (DSSC). Ecco la nuova frontiera del fotovoltaico, quindi: moduli fotovoltaici in grado di adattarsi a varie forme e condizioni d’uso, così da poter integrare il fotovoltaico direttamente su case, porte, finestre ed ogni altro elemento utile. Il destino del fotovoltaico è quello di una completa integrazione, insomma: un lavoro di mera superficie, in modo quanto più esteso e discreto possibile, diventando parte integrante delle abitazioni invece che aggiunta dedicata.

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In assenza delle intuizioni di Einstein il fotovoltaico sarebbe oggi probabilmente in una fase molto più embrionale, poiché soltanto con lo studio sull’effetto fotoelettrico si è giunti ad una definizione precisa dei fotoni e dei loro effetti. La percezione della luce è cambiata con Einstein ed improvvisamente è divenuta una potenziale fonte di energia controllabile, al di là di quanto l’esperienza non suggeriva di fare per riscaldare le abitazioni e le prime serre sotto vetro. L’accelerazione impressa è stata fondamentale e il concetto di luce è stato centrale in tutti gli studi successivi dello scienziato tedesco. Fino alla Teoria della Relatività Generale, per cui la luce è deviata da una massa ed in virtù di questo reticolo spazio temporale ogni idea precedente sull’universo andava rivista e ricalcolata.