Con il rapido aumento degli impianti fotovoltaici (FV) negli ultimi anni, si prevede che quest'anno la potenza globale installata supererà i 450 GW. Poiché le risorse territoriali idonee diventano sempre più scarse, il mercato deve esplorare applicazioni fotovoltaiche più diversificate. Alla SNEC di quest'anno, la più grande fiera solare al mondo, molti produttori di moduli hanno presentato prodotti specifici per diversi ambienti, tra cui spiccano le applicazioni fotovoltaiche galleggianti e per il deserto. Queste applicazioni innovative non solo affrontano il problema della scarsità di terreno, ma si integrano anche con gli ecosistemi locali, offrendo vantaggi sia economici che ambientali.
Questo articolo esplora gli scenari applicativi, le caratteristiche tecniche e il potenziale futuro delle tecnologie fotovoltaiche galleggianti e per ambienti desertici. Attraverso studi di caso, analizzeremo i loro vantaggi e le sfide nelle applicazioni reali.
Fotovoltaico galleggiante: applicazioni e caratteristiche
Il fotovoltaico galleggiante è una tecnologia emergente e promettente che prevede l'installazione di pannelli solari sulla superficie dell'acqua per la produzione di energia. Offre molteplici vantaggi, tra cui la tutela dell'ambiente, benefici economici e valore sociale. In termini di installazione, l'utilizzo di materiali ecocompatibili contribuisce a preservare gli ecosistemi acquatici, mentre la semplicità e la rapidità di implementazione riducono i costi di costruzione ed evitano le controversie sulla proprietà del terreno, comuni negli impianti fotovoltaici a terra.
Gli impianti fotovoltaici galleggianti si dividono in due categorie: quelli offshore e quelli in acque interne. I progetti in acque interne comprendono installazioni su laghi, bacini artificiali, miniere abbandonate, laghi artificiali e stagni.
Caratteristiche tecniche
Per la selezione dei moduli, i moduli in vetro bifacciale sono particolarmente efficaci nelle applicazioni fotovoltaiche galleggianti, in quanto risolvono i problemi di permeabilità al vapore acqueo e possono migliorare la produzione di energia del 5-10% rispetto ai sistemi a terra. In termini di progettazione del sistema, i corpi idrici con profondità inferiori a 3 metri utilizzano in genere fondazioni su pali fissi, mentre le acque più profonde (oltre 3 metri) si affidano a strutture galleggianti, come piattaforme a pontone o a cassone. Poiché le installazioni fotovoltaiche galleggianti sono spesso più rapide e semplici di quelle a terra, gli sviluppatori stanno esplorando sempre più questo settore, creando un mercato differenziato per i produttori di moduli. Questa tendenza è stata evidente allo SNEC, dove molte aziende hanno presentato moduli fotovoltaici specificamente progettati per applicazioni in ambiente acquatico, a testimonianza del significativo potenziale di crescita del solare galleggiante.
Con la crescente diffusione del fotovoltaico galleggiante, si prevede che la Cina avvierà quest'anno progetti fotovoltaici offshore per un totale di 2-3 GW, principalmente nelle province costiere come Shandong, Jiangsu, Zhejiang e Fujian. Molti di questi progetti sono programmati per la costruzione tra la fine del 2024 e l'inizio del 2025, con le prime consegne previste per il quarto trimestre del 2024. In particolare, Sungrow Floating PV, che detiene la maggiore quota di mercato, rimane l'unica azienda in grado di realizzare progetti fotovoltaici galleggianti in acque con profondità superiori ai 100 metri.
Oltre ai grandi impianti offshore, anche i progetti fotovoltaici su acque interne in Cina offrono significative opportunità. Questi progetti possono essere classificati come sistemi centralizzati o distribuiti. I progetti fotovoltaici centralizzati su acque interne, spesso realizzati in aree soggette a subsidenza a causa dell'estrazione del carbone, hanno in genere una potenza compresa tra 50 e 200 MW. I progetti fotovoltaici distribuiti su laghetti artificiali, invece, hanno generalmente una potenza compresa tra 5 e 30 MW. Nel complesso, i progetti fotovoltaici su acque interne in Cina mostrano un notevole potenziale e Infolink prevede che quest'anno le installazioni fotovoltaiche galleggianti in Cina supereranno i 5 GW, con un totale globale di 7-8 GW.
Sfide e soluzioni
Nonostante la sua promettente crescita, il fotovoltaico galleggiante si trova ad affrontare diverse sfide, tra cui la complessità dei requisiti di costruzione e manutenzione. Inoltre, le preoccupazioni relative alla qualità dell'acqua e agli ecosistemi acquatici richiedono ulteriori verifiche attraverso studi di caso. In risposta a queste problematiche, le aziende stanno introducendo soluzioni per affrontarle. Ad esempio, Sungrow Floating PV ha utilizzato materiali per uso alimentare nel suo progetto da 60 MW in un bacino idrico a Singapore per garantire la sicurezza della qualità dell'acqua. Con un numero crescente di aziende che adottano tecnologie innovative e standard ambientali rigorosi, l'accettazione pubblica del fotovoltaico galleggiante sta gradualmente aumentando, aprendo la strada a uno sviluppo sostenibile.
Fotovoltaico nel deserto: applicazioni e caratteristiche
Il fotovoltaico nel deserto sfrutta l'abbondante luce solare e gli ampi spazi aperti per raggiungere un'elevata efficienza e una produzione di energia economicamente vantaggiosa. La Cina è leader mondiale nelle iniziative solari nel deserto, con progetti su larga scala in regioni aride come lo Xinjiang e la Mongolia Interna. L'iniziativa "Shagehuang", il primo impianto ibrido solare ed eolico cinese da 10 GW, è un esempio di questa tendenza. La prima fase (1 GW) è già stata collegata alla rete, mentre la seconda e la terza fase sono in costruzione.
A causa di normative più severe sull'uso del suolo per i grandi impianti solari, gli sviluppatori si stanno rivolgendo sempre più alle aree desertiche, dove l'acquisizione dei terreni è più semplice. Inoltre, i progetti fotovoltaici nel deserto contribuiscono al ripristino ambientale favorendo le attività di riforestazione, rendendo l'inverdimento del deserto tramite energia solare una strategia emergente.
Sfide tecniche e adattamenti
Gli ambienti desertici pongono sfide estreme per i moduli fotovoltaici, tra cui temperature elevate, ampie variazioni termiche giornaliere, intense radiazioni ultraviolette e tempeste di sabbia. Per affrontare questi problemi, i produttori stanno sviluppando tecnologie come vetri più spessi per resistere alla sabbia, rivestimenti antipolvere e una maggiore resistenza termica.
In alcune regioni, è necessario rispettare normative specifiche. Ad esempio, nella Mongolia Interna, i progetti solari devono integrare sistemi di accumulo di energia per garantire la stabilità della rete e richiedono la produzione locale di moduli fotovoltaici e batterie. Inoltre, i vincoli di trasmissione nella Cina nord-occidentale limitano le esportazioni di elettricità verso altre province, riducendo l'interesse per i progetti fotovoltaici nelle zone desertiche. Di conseguenza, la domanda di sviluppo del fotovoltaico nelle aree desertiche rimane relativamente limitata nel 2024.
Prospettive future
Sia le tecnologie fotovoltaiche galleggianti che quelle per il deserto rappresentano direzioni promettenti per il futuro delle energie rinnovabili. Per massimizzare i benefici economici, alcuni progetti fotovoltaici galleggianti integrano l'acquacoltura e l'ecoturismo, dando vita a un modello integrato "solare-pesca". Nel frattempo, i progetti fotovoltaici per il deserto esplorano approcci multifunzionali, integrando l'energia solare con l'agricoltura e il ripristino ecologico per sviluppare parchi desertici sostenibili.
Sebbene queste applicazioni rimangano attualmente mercati di nicchia a livello globale, i continui progressi tecnologici e le politiche di supporto potrebbero favorirne l'espansione. Con la crescente preoccupazione per le problematiche ambientali e la domanda di energia, sia il fotovoltaico galleggiante che quello nel deserto hanno il potenziale per raggiungere un equilibrio tra redditività economica e sostenibilità ambientale, creando uno scenario vantaggioso per tutti nella transizione energetica.
