Novembre 21, 2022

Nicola Martello

Fotovoltaico: tendenze e prospettive future

Secondo i dati pubblicati da GSE (Gestore dei Servizi Energetici) nel rapporto annuale “Il Solare fotovoltaico in Italia, stato di sviluppo e trend di settore”, il 2021 è stato un anno positivo, per quanto riguarda lo sviluppo delle installazioni di pannelli fotovoltaici. A fine 2021, infatti, gli impianti erano 1.016.083 (sono cresciuti di 80.122 unità rispetto all’anno precedente), con una potenza complessiva pari a 22,6 GW (938 MW l’aumento di potenza in un anno). L’incremento rispetto all’anno 2020 è stato quindi maggiore del 4%. Su un totale stimato di circa 115 TWh, per quanto riguarda l’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, il solare ha coperto il 22%. Risulta perciò al secondo posto, dietro l’idroelettrico che ha raggiunto il 39%.

Barometro

Elmec solar – Barometro Fotovoltaico V edizione

La distribuzione degli impianti fotovoltaici n Italia

La potenza complessiva fornita dagli impianti fotovoltaici installati in Italia a fine 2021 si concentra per il 45% al Nord, per il 37% nel Sud e per il restante 18% nel Centro. Più in dettaglio, la Lombardia è la regione con il maggior numero di impianti (oltre 160.000, il 12% della potenza complessiva installata nel Paese), seguono Veneto (circa 148.000 impianti), Emilia Romagna (105.938), Piemonte (70.400) e Lazio (67.889). A primeggiare per potenza installata, invece, è la Puglia con quasi 3 GW, pari al 13% del totale nazionale. Il fatto che la Puglia produca più energia delle altre regioni, anche di quelle con più metri quadrati di pannelli solari, non deve stupire. La produzione di energia, a pari metratura, aumenta infatti man mano che ci si sposta verso l’equatore. Se nelle regioni settentrionali un impianto fotovoltaico residenziale ha un rendimento annuale medio di circa 1.000 – 1.100 kWh, nelle regioni del centro Italia i valori salgono a 1.200 – 1.300 kWh e arrivano a 1.400 – 1.500 kWh nel Sud.

Le caratteristiche degli impianti italiani

Nel nostro Paese il 64% degli impianti è collocato sui tetti degli edifici, sulle serre, capannoni, tettoie e pensiline. La grande maggioranza di questi è di piccola taglia, inferiore ai 20 kW (93% del totale). In particolare, su 940.833 impianti 323.871 hanno potenza compresa tra 1 – 3 kW (+3,7% dal 2020), 616.962 tra 3 – 20 kW (+11,7% dal 2020) per un totale di 5.165 MW di potenza, pari a circa un quarto (23%) di quella nazionale. Il restante 36% degli impianti è situato a terra in parchi fotovoltaici, soprattutto nelle regioni Puglia e Basilicata.
La tecnologia maggiormente utilizzata è quella dei pannelli in silicio policristallino, con il 69,8% della capacità fotovoltaica installata. Il 27% degli impianti usa unità in silicio monocristallino e solo il 5,5% impiega film sottili o altri materiali. I pannelli in perovskite, materiale dalle interessanti caratteristiche tecniche, sono ancora in fase di studio.

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Autoconsumo e i sistemi di accumulo

Con il termine autoconsumo si intende l’impiego in loco di parte dell’energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici. Dal rapporto del GSE per il 2021 si vede che l’autoconsumo è stato di 5.179 GWh, pari al 20,6% della produzione complessiva degli impianti fotovoltaici e pari al 48,6% della produzione dei soli impianti di autoconsumo. Le quote più elevate di autoconsumo sono state nel settore industriale, che ha generato il 52% di energia autoconsumata sul totale di quella prodotta. Il settore terziario ne ha prodotta il 29%, mentre in ambito residenziale siamo sul 26%.
La buona diffusione del fotovoltaico è stata accompagnata dal forte incremento dei sistemi di accumulo, i dispositivi capaci di assorbire energia elettrica e rilasciarla nei momenti di maggiore consumo. Alla fine del 2021 erano stati installati quasi 77.000 sistemi di accumulo, per una potenza nominale di 409 MW. Questi dispositivi sono quasi raddoppiati rispetto all’anno precedente.

La situazione attuale

Nei mesi di quest’anno 2022 il settore fotovoltaico in Europa ha superato le previsioni di crescita e ha fatto registrare un boom che fa ben sperare per le sorti del nostro ecosistema. In base ai dati riportati da SolarPower Europe, la capacità di nuova installazione sfiorerà entro la fine del 2022 i 228,5 GW. La Germania è la capofila del settore e dovrebbe chiudere l’anno con almeno altri 7,4 GW installati. Spagna, Olanda e Polonia dovrebbero crescere di oltre 3,5 GW a testa.

La situazione in Italia

L’Italia è ancora indietro rispetto alle tendenze più recenti per la produzione rinnovabile. Se non altro si riscontra un aumento del 70% del numero di installazioni di impianti fotovoltaici rispetto al 2020, un dato che fa ben sperare per il prossimo futuro. Secondo l’ultimo rapporto di Terna, in agosto 2022 gli impianti fotovoltaici italiani hanno prodotto 3.146 GWh, pari al 13,4% della produzione elettrica nazionale, con un aumento del 7,4% rispetto allo stesso mese del 2021. Nel Rapporto 2022 del GSE si evidenzia che nei primi sei mesi di quest’anno sono stati installati 71.951 nuovi impianti, per una potenza complessiva di 1 GW, superiore a quella prodotta annualmente dal 2014 al 2021.

Le comunità energetiche

Le comunità energetiche, gruppi di persone, di attività commerciali e di industrie nello stesso territorio che producono energia da fotovoltaico (o da altre fonti rinnovabili) e che la autoconsumano, sono la novità di questi ultimi mesi in Italia. Un recente studio di Legambiente descrive le prime due comunità energetiche nel nostro Paese: la Comunità energetica e solidale di Napoli Est, nel quartiere di San Giovanni a Teduccio in provincia di Napoli, e la City Hall di Magliano Alpi, in provincia di Cuneo. Altre 16 comunità energetiche sono in fase di progettazione e altre sette sono in via di definizione con il coinvolgimento di Comuni, imprese e privati. Sardegna, Puglia e Sicilia sono le regioni in cui stanno prendendo il via la maggior parte di questi progetti.

I potenziali sviluppi futuri

Molti laboratori universitari e industriali sono al lavoro nel mondo per migliorare la resa energetica dei pannelli solari. Tra gli sviluppi tecnologici che sembrano promettenti per il prossimo futuro segnaliamo i pannelli trasparenti e quelli bifacciali da installare in verticale.

I pannelli fotovoltaici trasparenti

I pannelli trasparenti sono allo studio ormai da diversi anni e, secondo i ricercatori coinvolti, potrebbero modificare in maniera importante il metodo principale di installazione, che attualmente richiede l’occupazione di ampie superfici orizzontali (terreni non utilizzati e tetti di edifici). Questi pannelli trasparenti sarebbero infatti applicabili alle finestre e alle superfici vetrate che ricoprono le facciate di molti palazzi e grattacieli moderni.

Nel 2014 un gruppo di ricercatori della Michigan State University ha sviluppato il primo elemento solare trasparente, capace di trasformare in un dispositivo fotovoltaico qualunque superficie in vetro. Nel 2020 un progetto internazionale ha permesso di raggiungere, per le celle solari, una trasparenza molto vicina al 100%, grazie al completo spostamento nell’ultravioletto del processo di conversione luce-energia elettrica. Questo risultato dovrebbe permettere nel prossimo futuro di produrre finestre che integrano i pannelli fotovoltaici. In realtà già oggi sono in commercio alcune tipologie di pannelli trasparenti in silicio amorfo o in grafene. I primi sono più economici ma meno performanti dei secondi, ancora in fase di sviluppo.
Da notare che esistono già installazioni fatte con pannelli trasparenti: si tratta per lo più di serre, le cui ricoperture producono energia elettrica senza ostacolare la crescita delle piante all’interno.

Pannelli-trasparentiPannelli trasparenti

I pannelli verticali bifacciali

Secondo uno studio pubblicato dalla rivista internazionale Smart Energy e curato da un gruppo di ricercatori di scienze applicate dell’Università di Lipsia, gli impianti fotovoltaici per la produzione di energia pulita potrebbero cambiare il classico orientamento a sud.
La proposta è di installare pannelli fotovoltaici verticali, a doppia faccia e orientati in direzione est-ovest, in modo da convertire in energia la luce solare catturata soprattutto durante le prime ore della mattina e le ultime del pomeriggio. Secondo lo studio, l’energia prodotta con questa configurazione nell’arco della giornata è nel range di quella ottenuta con i classici pannelli monofacciali rivolti verso sud e inclinati di 30° – 40°. Un altro vantaggio interessante è l’effettiva minore occupazione di suolo: le superfici verticali dei pannelli consentirebbero di sfruttare il terreno sottostante per scopi agricoli. Grazie alla produzione di più energia di mattina e nel tardo pomeriggio, si riduce anche il ricorso ai sistemi di accumulo nei periodi di maggior consumo.

Stando a un calcolo approssimativo elaborato dal team di Lipsia, basato sul Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) del Joint Research Centre della Commissione Europea, solo in Germania sarebbe possibile con i pannelli verticali bifacciali aumentare la produzione degli impianti fotovoltaici dagli attuali 58 GW a ben 400 GW nel 2030.

BifaccialiPannelli bifacciali verticali

Le criticità

La crescita delle rinnovabili in questi anni è positiva, ma è necessario lavorare ancora molto per raggiungere gli obiettivi fissati entro il 2030: sarà necessario installare altri 70 GW di rinnovabili in 10 anni. Questo per rispettare gli impegni che l’Italia ha preso in documenti come il PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza), il PNIEC (Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima) e la Strategia nazionale di lungo termine sulla riduzione delle emissioni di gas serra.
Sono obiettivi che richiedono impegno, ma non sono irraggiungibili, anche se le recenti difficoltà nell’approvvigionamento delle materie prime per i produttori di pannelli creano qualche problema in più. Secondo le proiezioni, nel prossimo futuro si dovrebbe arrivare a una produzione di 6.000 GWh entro il 2029. Un valore incoraggiante, soprattutto se si considera che ormai i tempi di ammortamento della spesa per un nuovo impianto fotovoltaico sono molto ridotti (da 3 a 6 anni) e che la capacità garantita di produzione di energia pulita varia in media tra i 30 e i 50 anni a seconda della tecnologia installata.

Di contro, la quota di mercato delle aziende europee ha un andamento incerto a causa della produzione cinese. Secondo gli esperti, infatti, il mercato europeo del fotovoltaico è destinato a perdere l’1,4% della quota di mercato, passando dal 18,5% al 17,1% alla fine dell’anno corrente. Questo calo è dettato soprattutto dall’avanzamento dei produttori cinesi, i leader nel mercato in quanto a sviluppo.

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