Il boom del fotovoltaico su acqua

Il boom del fotovoltaico su acqua. Articolo a cura di Marco Rosa-Clot e Fabio Roggiolani.

Le energie rinnovabili stanno crescendo in modo assai rapido a livello mondiale. Secondo IEA ed IRENA, nel 2027 metà dell’energia elettrica prodotta nel mondo sarà da fonti rinnovabili. E questa percentuale crescerà ancora raggiungendo il 55% nel 2030.

La corsa è guidata dal fotovoltaico che, nel 2027, con un tasso di crescita del 15% annuo, raggiungerà la produzione energetica dell’eolico, in espansione a un ritmo “solo” del 10% annuo, e dell’idroelettrico che, essendo una tecnologia ormai consolidata e con un impatto ambientale oggi non più accettabile, ha una crescita limitata all’1,5% annuo.

La figura sottostante offre un’idea di questo veloce sviluppo ed evidenzia la crescita accelerata del solare che, insieme all’eolico, dominerà il mercato delle rinnovabili nel prossimo futuro. Nel 2027 (cerchio rosso in figura) ci si aspetta il sorpasso del solare sull’eolico e di entrambe queste tecnologie sull’idroelettrico.

Ma perché questo sviluppo del solare particolarmente veloce? Le ragioni sono semplici:

• Il fotovoltaico è di facile e rapida installazione;
• Non ha parti in movimento e quindi ha livelli di manutenzione più bassi dell’eolico e dell’idroelettrico;
• Grazie alla continua crescita dell’industria che produce i suoi componenti (e al dumping dei produttori cinesi, che ha consegnato loro il mercato mondiale), il fotovoltaico ha un costo del kWh prodotto molto basso, che può variare – a seconda della latitudine e delle condizioni climatiche – dai 3 ai 6 centesimi di euro per kWh, il più basso tra le fonti attualmente disponibili.

In figura, a conferma di quanto detto, si mostra l’analisi del centro di ricerca Fraunhofer per i costi di installazione per kWp e il costo del kWh negli ultimi 15 anni. Anche qui si registra un decremento esponenziale che sembra inarrestabile.

Tuttavia, come l’eolico e l’idroelettrico, anche il fotovoltaico comporta un impatto visivo non trascurabile. In particolare, pur non generando i talvolta disastrosi cambiamenti orografici dell’idroelettrico o l’impatto visivo dell’eolico, il solare necessita di superfici molto estese, suscitando preoccupazioni – in larga parte immotivate – per il paesaggio o per l’occupazione di suolo agricolo, soprattutto quando non utilizzato nella forma dell’agrivoltaico.

È vero che il fotovoltaico si presta anche a essere installato in piccole potenze sui tetti, riducendo l’occupazione di suolo. Tuttavia questa disponibilità è limitata (specie nelle grandi città). E, quando si tratta di produrre energia per la rete, il suo costo sale sensibilmente, riducendone la competitività.

Soluzioni futuribili per evitare questi inconvenienti, come installare GW nel Sahara o in altre zone desertiche, spesso contraddicono lo spirito stesso delle energie rinnovabili, che consiste nel proporre strutture distribuite e flessibili, localizzate a poca distanza dalla domanda di energia.

Esiste però una soluzione al conflitto fra necessità di produrre energia solare a basso costo, senza occupare suolo e limitando le interazioni con il paesaggio: utilizzare le superfici di acqua e installare su queste sistemi fotovoltaici galleggianti o sommersi.

• Perché è la soluzione ideale?

• Ovunque siano presenti agglomerati umani esistono anche bacini d’acqua, naturali o artificiali, usati per l’approvvigionamento idrico, l’irrigazione o come invasi idroelettrici. A questi si aggiungono i bacini generati da cave di sabbia, lagune, canali e vasche di laminazione o depurazione. Se parzialmente coperti, possono fornire una grande potenza fotovoltaica, senza consumare prezioso suolo fertile o abitativo;
• Le grandi città moderne tendono a svilupparsi verticalmente e non consentono di soddisfare adeguatamente il proprio fabbisogno energetico tramite impianti fotovoltaici sui tetti. Tuttavia, sono quasi sempre circondate da bacini di acqua, che, se attrezzati con impianti FV, potrebbero coprire buona parte delle loro esigenze energetiche. New York, per esempio, con la sua domanda elettrica di oltre 50 GW, non si presta, per la sua struttura, all’installazione di impianti FV. Tuttavia è circondata da centinaia di km² di lagune (Long Island) e bacini (aeroporto JFK) che permetterebbero di installare la potenza necessaria;
• I bacini idrici, specialmente nei climi più caldi, hanno il grosso problema dell’evaporazione, che riduce la disponibilità d’acqua durante l’anno. Un impianto fotovoltaico galleggiante, coprendo la superfice dell’acqua, ne riduce drasticamente l’evaporazione e ne aumenta la disponibilità, generando un risparmio annuo di circa 10.000 m³ per ettaro coperto;
• Gli impianti idroelettrici, che occupano spesso enormi superfici con i loro bacini, hanno una densità di energia assai bassa (da 2 a 10 W per m2), confrontata con quella del fotovoltaico (circa 200-250 W a m2). Ciò significa che, coprendo con il fotovoltaico galleggiante anche solo una frazione limitata dei bacini idroelettrici (5-10%), si ottiene un raddoppio della potenza dell’impianto, evitando al contempo di dover costruire nuove linee di connessione elettrica;
• Il costo del fotovoltaico galleggiante è solo leggermente superiore a quello su terra, ma la sua produttività è maggiore, grazie alla possibilità di installarlo in configurazioni più dense e all’efficienza superiore dovuta all’effetto raffreddante dell’acqua. Inoltre i costi di manutenzione sono assai più bassi rispetto a un impianto a terra.

I vantaggi del fotovoltaico galleggiante sono talmente evidenti che, dopo le prime sperimentazioni, l’installazione di questi impianti è andata crescendo a ritmi elevatissimi.

Dopo i primi inizi tumultuosi, in cui la potenza installata raddoppiava ogni anno, la crescita negli ultimi anni si è stabilizzata. Nella figura sottostante viene rappresentata l’energia prodotta in TWh/anno con i sistemi di fotovoltaico flottante (barre azzurre, dati fino al 2024) e la previsione fino al 2030 assumendo che la crescita continui con un tasso del 30% annuo (barre rosse) o del 40% annuo (barre verdi).

Inutile dire che questo rapido sviluppo è pilotato dai cinesi e dal Sud est asiatico, dove le esperienze del flottante si sono integrate con grandi impianti agrovoltaici e con soluzioni abbinate a piscicolture e bacini idroelettrici.

Si pensi che, solo nel settore delle piscicolture, i cinesi sono stati in grado di installare 30 GW di impianti, sia su zattere, sia – più spesso – su palafitte. Un ibrido tra fotovoltaico galleggiante ed agrovoltaico aquatico.

In questo quadro il nostro paese rappresenta un’anomalia

L’Italia è stata pioniera in questa tecnologia. Nel 2013, dei 20 impianti di fotovoltaico galleggiante censiti nel mondo, 6 si trovavano in Italia. Sembrava quindi scontato che il nostro paese, sempre così attento alla tutela del suolo agricolo e del paesaggio, diventasse una delle locomotive di questa tecnologia. Tuttavia, è evidente che il rallentamento delle autorizzazioni per gli impianti a terra e per l’agrivoltaico, così come per l’eolico, non derivi da un genuino afflato paesaggistico, ma da un’evidente operazione lobbistica, con i comitati “annientalisti” utilizzati come veri e propri cavalli di Troia. Ad oggi, invece, siamo il fanalino di coda nel mondo industriale avanzato. Non solo rispetto ai cinesi, ma anche rispetto a Germania, Francia, Spagna e altri paesi europei.

In paesi come la Francia, il fotovoltaico galleggiante ha rappresentato anche il motore per la nascita di grandi industrie specializzate, che oggi vendono i loro prodotti a livello globale. In Italia, invece, in assenza di un mercato interno, gli imprenditori del settore non hanno mai avuto una reale possibilità di emergere.

Le ragioni dell’incredibile disattenzione italiana verso questa tecnologia, vero e proprio “uovo di Colombo”, sono molteplici.

• Riluttanza delle società energetiche ad investire nel settore. Si tratta in genere di piccoli investimenti distribuiti. Fa molto più gola una centrale a gas da 1 GW che non 100 piccoli impianti FV da 10 MW;
• Dominio dei combustibili fossili nella produzione energetica. In particolare del gas che copre ancora oggi il 40% della produzione elettrica in Italia (era quasi al 60% nel 2015). Nonostante le lamentele per i costi altissimi, questo combustibile fossile, prezioso e limitato, viene ancora bruciato in decine di turbogas, senza che si cerchino sul serio soluzioni per sostituirlo;
• Limite della cultura green. Talvolta, in occasione dell’annuncio di nuovi progetti di impianti di fotovoltaico galleggiante, sorgono proteste locali che trovano poi il sostegno delle autorità locali. Ciò nonostante tutti riconoscano la necessità delle energie rinnovabili e concordino sul fatto che questa tecnologia rappresenti la soluzione migliore. La cosa è particolarmente paradossale nel caso degli impianti idroelettrici. Là dove sono stati creati bacini di diversi km², coprendo ridenti vallate per produrre poche decine di MW, si discute se una piccola porzione di questi bacini artificiali coperta da pannelli fotovoltaici possa disturbare la pesca sportiva o il paesaggio — già profondamente snaturato dall’uomo e talvolta ironicamente definito “oasi ecologica”;
• I livelli decisionali, quando si tratta di autorizzare gli impianti galleggianti, si moltiplicano, arrivando a superare quelli già eccessivi previsti per gli impianti a terra. Per esempio Enel Green Power 2 anni fa ha proposto la realizzazione di 5 GW di impianti galleggianti abbinati ai bacini idroelettrici, con un programma quinquennale. Ad oggi, però, sono stati realizzati soli pochi MW, a causa della complessità delle normative nazionali e dei limiti aggiuntivi imposti dalle singole regioni.

Sono le stesse cause che spiegano perché l’Italia abbia un costo dell’energia tra i più cari d’Europa. Ma il fotovoltaico galleggiante, trainato dai suoi indiscutibili pregi, continuerà a crescere velocemente e rimarremo comunque agganciati a questo sviluppo, già galoppante a livello mondiale.

L’Italia resterà però un territorio difficile in cui svilupparlo.

A renderlo tale sono varie cause:

• Il dissesto idrogeologico generale. Bacini di cava abbandonati e spesso in degrado, canali da riattivare, lagune distrutte dall’inquinamento dovuto ai fertilizzanti e all’eutrofizzazione, inadeguata manutenzione dei bacini idroelettrici e, in generale, del territorio. Tutti problemi che ostacolano il loro uso per il fotovoltaico galleggiante.
• La maggiore attrattiva finanziaria degli investimenti per progetti concentrati e di grande dimensione, come il nucleare futuribile (e assai caro) o i grandi impianti alimentati da combustibili fossili.
• La maggiore attrattiva di paesi dove burocrazia e autorizzazioni non sono così lente e bizantine come da noi. Non a caso Enel Green Power costruisce GW di impianti rinnovabili nel mondo, ma quasi niente in Italia.

Una svolta è possibile

Occorre una proposta nazionale che unisca la gestione e la tutela del patrimonio idrologico italiano con la produzione elettrica, individuando le mille linee di sviluppo possibile, tra le quali, naturalmente centrale, potrebbe essere il fotovoltaico galleggiante.

È uno sviluppo alla nostra portata? O solo altri possono tirare la volata e insegnarci cosa significhi sviluppo equilibrato, transizione energetica e tutela dell’ambiente?

Immagine copertina: Impianto da 1 MW su bacino di cava tuttora attiva (Treviso)

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