Fotovoltaico residenziale in Italia: un digital twin per sfruttare bene il potenziale solare in città

Il fotovoltaico residenziale in Italia sta vivendo un periodo di calo. Come ha illustrato Italia Solare, in controtendenza con il dato generale di crescita complessiva (+30%), il settore residenziale (<20 kW) evidenzia difficoltà. La fine del Superbonus ha certamente influito sulla riduzione in potenza (- 21%) rispetto al 2023, mentre l’anno scorso il numero di impianti è passato da 359.772 (2023) a 274.537.

Occorre trovare nuovi modi per sviluppare una tecnologia che nelle piccole taglie ha sempre avuto un grande impulso. Per questo assume particolare interesse un progetto ENEA per la realizzazione di un digital twin spaziale fotovoltaico delle città italiane.

Si tratta di un servizio online innovativo di mappatura ad alta risoluzione e valutazione del potenziale fotovoltaico delle città. In pratica, estenderà il Catasto solare fotovoltaico urbano, già realizzato dall’Agenzia Nazionale sulla città di Portici, a un gran numero di città italiane. Consentirà di esplorare in maniera dettagliata il reale potenziale fotovoltaico sfruttabile nell’intera città, come sul singolo edificio, in particolare sul singolo tetto, e su altre aree urbane idonee, identificando le superfici urbane realmente utilizzabili per installazioni solari.

Una volta realizzato (l’obiettivo è di arrivare al lancio commerciale nel 2026) potrà fornire uno strumento di grande utilità per i Comuni italiani e per la loro pianificazione energetica, oltre che per sviluppare in maniera più puntuale le comunità energetiche.

Il digital twin spaziale fotovoltaico

Il progetto in questione si chiama UrbanPhotoTwin, è finanziato da ENEA mediante il Programma PoC (Proof of Concept) 2023. Vede ENEA/EDS e UrbisMap partner nella realizzazione di un digital twin spaziale fotovoltaico delle città italiane, integrato come servizio web nella piattaforma Web GIS – Urbismap.

Operativo da gennaio 2025 e della durata di 18 mesi,

«intende estendere il Catasto Solare Fotovoltaico Urbano di  ENEA a un gran numero di città italiane consentendo di esplorare, attraverso Urbismap, in maniera puntuale, la reale energia solare fotovoltaica sfruttabile sull’intera città, come sul singolo edificio, in particolare sul singolo tetto, e su altre aree urbane idonee, identificando le superfici urbane realmente utilizzabili per installazioni fotovoltaiche», spiega Grazia Fattoruso, ricercatrice ENEA del Laboratorio Energia e Data Science (EDS) del Centro ricerche di Portici e coordinatrice del progetto.

Fotovoltaico residenziale in Italia: passare dall’edificio alla scala urbana

Con il Catasto solare fotovoltaico si è partiti con la mappatura delle potenzialità della città napoletana di Portici, scelta non solo per essere la sede di ENEA/EDS, ma anche per la sua complessità: è la seconda città più densamente abitata d’Europa.

UrbanPhotoTwin intende fare un passo in avanti di importanza strategica. «L’intenzione è di estendere le potenzialità del Catasto realizzando un gemello digitale spaziale fotovoltaico delle città italiane, basato su un modello tridimensionale dell’edificato e della vegetazione urbana e una modellistica fotovoltaica, integrato nella piattaforma Web-GIS UrbisMap».

In altre parole, vuole essere un modello 3D dell’urbano, caratterizzato dal potenziale fotovoltaico dei tetti e di altre aree idonee, calcolato sulla base di un insieme di fattori limitanti tra cui l’ombreggiamento degli edifici e la presenza di vegetazione. Il valore aggiunto del progetto UbanPhotoTwin è che a partire dai dati Lidar del Geoportale del Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza energetica, e dai layer catastali dell’Agenzia delle Entrate, entrambi resi pubblici, sarà possibile creare le condizioni per fornire informazioni puntuali sul potenziale solare fotovoltaico di varie città italiane.

Tutto parte dai dati. L’accesso e l’integrazione del Catasto con banche dati validate – territoriali, ambientali, strumenti   urbanistici digitali, la normativa locale/nazionale e la vincolistica locale, nella forma di layer  geografici, permette di generare “un servizio avanzato e affidabile che consente di: esplorare in maniera puntuale la reale energia solare FV sfruttabile sull’intera città, come   sul singolo edificio, in particolare sul singolo tetto, e su altre aree urbane – mercatali, di   parcheggio e ricreative; identificare le superfici dei tetti realmente   utilizzabili per installazioni fotovoltaiche”.

A chi è rivolto il progetto

«UrbanPhotoTwin è indirizzato ai Comuni che devono pianificare e incentivare localmente lo sviluppo delle rinnovabili per incontrare gli obiettivi di decarbonizzazione, ma anche al singolo cittadino che intende investire nell’autoconsumo.  Abbiamo riscontrato un certo interesse anche da parte di chi chi opera per lo sviluppo delle comunità energetiche, oltre che dalle società di settore che devono garantire l’efficienza delle installazioni FV in città».

Avviato in pratica lo scorso gennaio, arriverà alla piena operatività nel 2026, con la selezione delle città, passando da una fase di automazione del metodo realizzato per la città di Portici, e di successiva validazione del risultato, offrendo un servizio a molteplici livelli.

L’efficacia di UrbanPhotoTwin

A differenza di quanto avviene oggi, i Comuni hanno informazioni relative alla radiazione solare incidente sui tetti e altre superfici urbane e periurbane. Il gemello digitale messo a punto da ENEA è molto più puntuale.

Non solo: la metodologia di UrbanPhotoTwin permette di considerare la città nel suo complesso, attraverso la morfologia urbana, la struttura degli edifici, il verde, l’inquinamento atmosferico, le attività antropiche, oltre all’informativa vincolistica, urbanistica e normativa vigente

«Grazie alla modellazione 3D della città sarà possibile non solo avere la geometria dell’edificio, in particolare del tetto, il suo orientamento, l’esposizione, ma anche valutare l’ombreggiamento degli edifici e della vegetazione circostanti – illustra Fattoruso –. Con metodi di analisi spaziale riusciamo ad estrarre dal dato Lidar, con accuratezza la superficie urbana disponibile, il reale ombreggiamento e altre informazioni funzionali a una valutazione accurata del potenziale fotovoltaico urbano. Un aspetto importante dell’approccio utilizzato è che la città è considerata nel suo complesso per cui il singolo edificio non è considerato a sé, ma nel contesto urbano in cui effettivamente è inserito. Pensiamo agli edifici adiacenti o alle piante presenti: con il loro ombreggiamento possono ridurre la radiazione solare che raggiunge una certa superficie urbana. Inoltre, vengono considerati altri elementi come l’inquinamento urbano da polveri sottili: diversi studi dimostrano l’impatto delle polveri sottili sulla radiazione solare».

Nel caso di Portici, quest’ultimo elemento ha un impatto, in termini di minori radiazioni pari al 6%.

Complessivamente, le potenzialità del progetto sono notevoli per uno sviluppo del fotovoltaico residenziale e pubblico su scala urbana. Si consideri, solo per fare proprio l’esempio di Portici, che su un’area tetto disponibile di 1,18 kmq, quella idonea per l’installazione di pannelli fotovoltaici è di 0,36 kmq, ovvero quasi il 30% del totale.

Uno strumento utile per lo sviluppo delle comunità energetiche

Le informazioni potrebbero essere messe a disposizione anche dei privati cittadini, per contare su un servizio in grado di dare informazioni dettagliate sul potenziale del fotovoltaico residenziale in Italia. Inoltre, UrbanPhotoTwin potrebbe essere uno strumento abilitatore dello sviluppo delle comunità energetiche. «I soggetti operanti nel settore delle CER potranno utilizzare il nostro strumento per localizzare la capacità produttiva FV di superfici urbane da incrociare con le necessità di consumo di cittadini o imprese, entranti a far parte di una CER», conclude la ricercatrice ENEA.

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