Fotovoltaico in acqua: una risorsa da scoprire

Il potenziale del fotovoltaico in acqua è ancora da scoprire nella sua pienezza. Si tratta di un ambito giovane, avviato nel 2007, ed è una nicchia – seppure in crescita –del fotovoltaico, con una capacità installata cumulativa di 7,7 GW a livello globale nel 2023.  Una goccia nel mare, se si pensa che il fotovoltaico a terra ha superato il traguardo di 2 TW di installato alla fine del 2024, anno in cui si sono aggiunti 597 GW di nuova capacità (Fonte: SolarPower Europe).

Il fotovoltaico galleggiante ha potenzialità di sviluppo notevoli, se si considera che non sfrutta il suolo, potendosi installare su bacini idrici di varie dimensioni, dalle grandi dighe ai più contenuti invasi commerciali.

Attualmente quasi il 90% della capacità fotovoltaica galleggiante installata è in Asia, con quasi il 50% nella sola Cina, mentre i Paesi Bassi e la Francia sono i mercati più grandi al di fuori dell’Asia. L’Italia potrebbe essere una meta di forte interesse. Come ricorda Ispra, ci sono 529 grandi dighe e 33.646 invasi artificiali, come vasche, laghi naturali, stagni, paludi eccetera. Secondo i dati presenti nel position paper pubblicato da Aero (Associazione Energie Rinnovabili Offshore),  l’Italia potrebbe installare fino a 1 GW di impianti fotovoltaici galleggianti offshore nei prossimi cinque anni.

Tuttavia, insieme alle potenzialità, vi sono ancora molti aspetti da studiare per valutare l’esatta importanza del fotovoltaico flottante. Proprio per questo il Task 13 IEA Photovoltaic Power Systems Programme (PVPS) ha realizzato il report “Floating Photovoltaic Power Plants: A Review of Energy Yield, Reliability, and Maintenance”, dedicato al rendimento energetico, l’affidabilità e la manutenzione di queste soluzioni tecnologiche.

Le potenzialità del fotovoltaico in acqua

Il fotovoltaico è, tra le fonti rinnovabili, quella che registra la crescita più forte. Conta su una tecnologia consolidata, ma comunque in continuo miglioramento in termini di prestazioni, e su un costo che si è ridotto drasticamente negli anni. Seppure richieda una superficie minima – può soddisfare il fabbisogno energetico dell’Unione Europea utilizzando solo lo 0,26% del suo territorio – lo spazio per l’installazione è spesso scarso nelle regioni densamente popolate. Per questo, il fotovoltaico in acqua offre un’efficace soluzione per creare nuovi spazi e garantire uno sviluppo ideale agli obiettivi futuri. Sebbene il fotovoltaico galleggiante (FPV) sia ancora a uno stadio di espansione embrionale, mostra un forte potenziale per supportare gli obiettivi climatici. Tuttavia, “deve ancora affrontare sfide come barriere normative, competitività in termini di costi rispetto al fotovoltaico a terra e incertezze sull’impatto ambientale e sull’affidabilità del sistema”, scrivono gli autori del report.

Gli standard tecnici sono ancora in fase di definizione e occorre comprendere diversi aspetti. Tuttavia, rileva IEA PVPS Task 13, il potenziale di implementazione del fotovoltaico flottante supera di gran lunga il mercato attuale, fornendo così solide ragioni per ritenere che l’intero settore potrebbe trarne beneficio se sviluppatori, enti regolatori e investitori potessero contare su dati e conoscenze più accessibili.

Gli elementi da considerare

Tra gli aspetti da indagare sul fotovoltaico in acqua c’è quello del degrado delle prestazioni. Nonostante il numero significativo di sistemi galleggianti operativi da diversi anni, gli studi sulle prestazioni FPV a lungo termine sono rari. Uno studio condotto da SERIS, che ha utilizzato dati raccolti in tre anni da un ampio banco di prova FPV, ha rilevato tassi di perdita delle prestazioni compresi tra -0,7% e -0,5% all’anno, simili a quelli dei pannelli fotovoltaici installati sui tetti delle abitazioni.

Ci sono poi altri aspetti da indagare per una valutazione accurata della resa energetica dei sistemi fotovoltaici galleggianti, un elemento chiave per determinare il costo livellato dell’energia elettrica e la redditività del progetto. Ci sono poi da considerare altri aspetti, che vanno dalle perdite termiche a quelle indotte dalle onde o dovute all’imbrattamento (dagli escrementi degli uccelli ai detriti provenienti dagli ecosistemi circostanti).

Potenzialità del fotovoltaico galleggiante

In ogni caso, il potenziale del fotovoltaico sull’acqua è significativo: «da un’analisi da me condotta insieme a un team di ricerca interdisciplinare, era emerso che, coprendo l’1% dei bacini artificiali in Europa con installazioni di fotovoltaico galleggiante, si potrebbe produrre lo 0,5% della domanda di energia elettrica dei Paesi membri, quindi ha un grande potenziale», afferma Leonardo Micheli, professore di Fisica Tecnica all’Università La Sapienza di Roma, esperto di modellazione e analisi dei sistemi fotovoltaici, nonché membro della Task 13 IEA PVPS e contributore del report.

È lui a ricordare che il fotovoltaico flottante è una tecnologia relativamente giovane: il primo impianto installato risale al 2007, cui hanno fatto seguito diversi altri impianti nel mondo, anche in Italia, che si è dimostrata all’avanguardia sul tema ed è tuttora rilevante, sia a livello di ricerca che di sviluppo industriale.

Tra gli aspetti su cui si è focalizzato il documento c’è la questione normativa, su cui c’è da fare per creare un quadro condiviso, come pure sulla ricerca e sviluppo, occorre ancora lavorare, soprattutto sui dati, ancora pochi.

«Anche su alcuni aspetti strutturali e prestazionali c’è ancora da lavorare. Penso, per esempio, agli effetti della degradazione a lungo termine e sul comportamento termico degli impianti. In passato si era ipotizzato un incremento delle prestazioni del 20-30%, mentre oggi si ritiene sia più vicina al 10% o meno».

C’è da considerare anche il fattore dei costi: il fotovoltaico sull’acqua è ancora giovane e i costi sono ancora superiori rispetto al fotovoltaico tradizionale. Tuttavia, come insegna proprio la storia applicativa della tecnologia onshore, i costi si riducono a fronte di un ampio sviluppo.

Altri vantaggi da considerare

Le opportunità generate dalla applicazione del fotovoltaico sull’acqua sono comunque di forte interesse per i pregi sottesi. Oltre a evitare consumo di suolo, riduce l’evaporazione dell’acqua nei bacini, fornendo così un elemento di grande interesse. «Anche a livello ambientale, pur avendo bisogno di ulteriori approfondimenti, emergono possibili vantaggi applicativi, come la possibilità di ridurre la crescita di alghe nei bacini, portando effetti positivi sulla fauna acquatica».

Oltre a dighe e altri bacini artificiali, l’applicazione del fotovoltaico in acqua può rivelarsi preziosa anche in mare, magari in combinazione con l’eolico offshore, specie nello sviluppo di progetti di isole energetiche, come quella avviata nel Mare del Nord.

«Una delle potenzialità più interessanti riguarda proprio l’integrazione con l’eolico, specie nel caso delle isole energetiche. La presenza del fotovoltaico galleggiante permetterebbe una condivisione delle linee di trasmissione a terra, consentendo di minimizzare i costi di queste installazioni, di sfruttare al massimo anche la superficie occupata dagli impianti eolici. Per lo sviluppo tecnologico si potrà anche contare sull’esperienza accumulata nella realizzazione di piattaforme estrattive oil & gas».

Gli sviluppi possibili

Un altro tema che interesserà lo sviluppo del fotovoltaico sull’acqua sarà anche l’avvento di soluzioni potenzialmente dirompenti, a livello tecnologico, com’è il caso delle celle alla perovskite. «Qualora una tecnologia tandem dovesse prendere piede, si potrebbe applicarla anche nel fotovoltaico in acqua, a meno che non si ravvisino problemi strutturali. Oggi, la tecnologia adottata nelle applicazioni in acqua è la stessa che vediamo a terra, con una adozione più lenta del fotovoltaico bifacciale, a causa del minore albedo dell’acqua rispetto al suolo. Tuttavia, con la progressiva riduzione dei costi, è prevedibile la sua diffusione, anche mediante l’utilizzo di galleggianti muniti di superficie riflettente per aumentare la produzione energetica, sfruttando le potenzialità del bifacciale, o anche l’uso di inseguitori specificamente predisposti», conclude Micheli.

Consiglia questo approfondimento ai tuoi amici

Commenta questo approfondimento