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Il passaggio al fotovoltaico sta ora veramente decollando

Articolo del 12 ottobre 2020

La Cina ha appena inaugurato il più grande impianto fotovoltaico del paese e ha avviato la costruzione del più grande impianto agro-fotovoltaico del mondo. Ciò mentre la Corea del Sud ha messo al bando la costruzione del più grande impianto fotovoltaico galleggiante del mondo. In Europa intanto è stato istallato il tetto solare più potente al mondo e negli Stati Uniti è entrato in funzione un impianto di riciclaggio per i pannelli fotovoltaici arrivati in fin di vita

L’effetto fotovoltaico fu scoperto dal francese Alexandre Edmond Bécquerel già nel lontano 1839. Fu tuttavia necessario attendere 44 anni fino a quando lo statunitense Charles Fritz riuscì a mettere a punto la prima cella fotovoltaica nel 1883. Essa era fatta di selenio, grande 30 cm2 e riusciva a convertire in elettricità il 2% dell’energia solare, troppo poco per avere un benché minimo interesse commerciale. Bisognò aspettare la fine degli anni 50 del secolo scorso per vedere, nell’ambito della messa in orbita dei primi satelliti, le prime applicazioni pratiche di questa tecnologia. A quell’epoca il tasso di riconversione della luce solare in elettricità aveva raggiunto il 9%. I primi pannelli fotovoltaici commerciali fatti di silicio furono immessi sul mercato nel 1963 dalla società industriale giapponese Sharp. Da allora il rendimento dei pannelli fotovoltaici è lentamente ma costantemente aumentato e, per la maggioranza di quelli che si trovano in commercio, si situa attualmente, fra il 15% e il 20%. In questi ultimissimi anni laboratori di tutto il mondo hanno tuttavia lavorato alacremente allo sviluppo di pannelli sempre più efficienti. L’anno scorso i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory di Golden nel Colorado (USA) hanno addirittura realizzato dei pannelli sperimentali in grado di raggiungere il fenomenale rendimento di oltre il 47%. Ci sono riusciti tramite la tecnica della cosiddetta “concentrazione multi-giunzione”, una tecnica che riesce a sfruttare una porzione molto più ampia dello spettro elettromagnetico della luce. Ci sono dunque voluti quasi 160 anni di studi e ricerche fin quando sfruttare l’energia offertaci gratuitamente dal sole è diventato più conveniente che bruciare combustibili fossili. Ma ora le cose stanno cambiando e per di più molto in fretta.

Inaugurato il più grande impianto fotovoltaico cinese

Il paese più popoloso al modo ha investito negli ultimi 3 anni 361 miliardi di dollari nel campo delle energie rinnovabili, creando in quest'ambito ben 13 milioni di posti di lavoro. La Cina, è infatti il leader mondiale indiscusso dello sviluppo delle energie rinnovabili. Proprio in questi ultimissimi giorni il colosso asiatico ha allacciato alla rete un nuovissimo e gigantesco impianto fotovoltaico da 2.2 Gigawatt (2.2 milioni di Kilowatt), realizzato in una zona desertica della provincia di Qinghai situata a Nord del Tibet. A fianco di questo parco solare è stato costruito anche un impianto di stoccaggio di energia della capacità di oltre 202 Megawatt (202'000 Kilowatt).

Il parco solare e le sue batterie fanno parte del nuovo piano del governo centrale cinese finalizzato a creare una super-rete nazionale basata sulla tecnologia UHV (Utra High Voltage). Si tratta di una rete ad altissima tensione (800kV), alimentata dalle rinnovabili, e che dovrebbe permettere alla Cina di coprire entro il 2030 il 50% del suo fabbisogno energetico tramite le energie rinnovabili e lasciarsi completamente alle spalle quelle fossili entro i prossimi 40 anni. Committente del parco fotovoltaico è stata la società Huanghe Hydropower Development, mentre il sistema di stoccaggio è stato realizzato dalla Sungrow, entrambe aziende cinesi.

Ricordiamo che secondo l’IEA (International Energy Agency) la Cina è il paese che investe di più al mondo nelle energie rinnovabili. Come lo mostra il grafico in testa di questo articolo, la Cina intende ridurre progressivamente la sua finora fortissima dipendenza dal carbone tramite massicci investimenti nelle rinnovabili. Lo ha già fatto nel corso dell’ultimo piano quinquennale superando addirittura di gran lunga quel che era previsto, ossia +259 GW di eolico invece dei 210 GW previsti, +188 GW di fotovoltaico invece dei 110 GW previsti, +26 GW di biomassa, invece dei 15 GW previsti, il che è di buon auspicio.

Sempre in Cina è in corso la costruzione dell’impianto agro-fotovoltaico più grande del mondo

Il concetto di "impianto agro-fotovoltaico" risale a un articolo, pubblicato nel 1981 sotto il titolo emblematico di “Kartoffeln unterm Kollektor” (tradotto in italiano “Patate sotto i pannelli”) da Adolf Goetzberger, il fondatore del prestigioso Fraunhofer Institut. Da allora si sono succedute varie sperimentazioni e nel 2016 è stato avviato dal Fraunhofer Institut in Germania, nelle vicinanze del lago di Costanza, un progetto pilota con moduli fotovoltaici installati al disopra di un terreno agricolo su pilastri in acciaio alti 5 metri, in modo da poter coltivare sotto di loro prodotti agricoli anche utilizzando grossi macchinari.

Quello che sta ora sorgendo in Cina, nel Binhe New District della provincia di Ningxia sulla sponda orientale del fiume Giallo, sarà, una volta completato, l’impianto agro-fotovoltaico più grande al mondo. Qui il gruppo Baofeng si sta dando da fare già dal 2014 per infondere vita a 107 km2 di terreno arido e desolato. Il progetto è ambizioso: si tratta di combinare la coltivazione del Goji, l’arbusto che produce le celebri bacche tanto apprezzate nella medicina tradizionale cinese e quale ingrediente di molti piatti della cucina cinese, con un gigantesco impianto fotovoltaico montato a 2,9 metri dal suolo su pilastri in acciaio .

L’aspetto interessante di questo progetto è rappresentato dal fatto che i pannelli fotovoltaici offrono ombra e refrigerio alle piante sottostanti, riducendo così del 30%-40% l’evaporazione dell’umidità del suolo, il che facilita enormemente la crescita degli arbusti di goji. Finora sono stati istallati pannelli per una capacità complessiva di 640 Megawatt di fotovoltaico e a lavori terminati la capacità totale dell’impianto sarà di 1 Gigawatt. I moduli fotovoltaici sono stati inoltre muniti di un sistema di tracciamento automatico, che consente loro di muoversi rispetto alla posizione del sole, il che ha permesso di aumentare la produzione di elettricità di oltre il 20% rispetto ai parchi solari tradizionali con pannelli fotovoltaici fissi. Stando ai promotori del progetto, la copertura vegetale è già aumentata dell’85%, aumentandone notevolmente il rendimento e migliorando in modo significativo, fatto non trascurabile, anche il clima regionale. 

La Corea del Sud ha messo al bando la costruzione del più grande impianto fotovoltaico galleggiante del mondo

L’impianto messo al bando da Korea Hydro & Nuclear Power, che costerà ad opera terminata quasi 4 miliardi di dollari, coprirà una superficie di 30 km2 e produrrà abbastanza elettricità da alimentare un milione di economie domestiche. I pannelli fotovoltaici che saranno impiegati sono stati sviluppati specialmente per impianti solari galleggianti, essi sono infatti in grado di recuperare anche i raggi solari riflessi dall’acqua e hanno una resa del 10% superiore a quelli ordinari.

Da notare che non si tratta del primo impianto di questo tipo: una ventina di impianti solari galleggianti di piccole dimensioni sono già stati realizzati prima del 2016, ma il vero e proprio boom di questo tipo di impianti è iniziato solo negli ultimi 3 anni. Il grande vantaggio degli impianti galleggianti è che non occupano alcun terreno utile ad altri scopi. Piazzati su bacini d’accumulazione, ne diminuiscono inoltre drasticamente l’evaporazione e frenano pure la crescita delle alghe. Piazzati su bacini idroelettrici, permettono anche di risparmiare acqua e di aumentare la produzione di elettricità in modo anticiclico (quando piove molto, si produce molta elettricità con le turbine dell’idroelettrico, mentre quando è bel tempo subentra il fotovoltaico).

Stando ad uno studio recentemente pubblicato dal NREL (National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti), munire tutti i bacini idroelettrici di impianti fotovoltaici galleggianti permetterebbe produrre 10'600 Terawattore (10'600 miliardi di Kilowattore) di elettricità all’anno, di che coprire la metà del fabbisogno mondiale di energia elettrica. Secondo NREL esistono al mondo 379'068 bacini idroelettrici che potrebbero ospitare impianti fotovoltaici galleggianti. Occorreranno comunque ulteriori ricerche in questo campo, perché parte di questi bacini potrebbero prosciugarsi durante i periodi di grande siccità.

Inaugurato nei Paesi Bassi il tetto solare più potente al mondo

PVH Corp. (ex Phillips-Van Heusen), con un fatturato di oltre 8 miliardi di $ uno dei colossi mondiali dell’abbigliamento (ne fanno parte marche come: Calvin Klein, Van Heusen, Arrow, Tommy Hilfiger e Heritage Brands), ha inaugurato nella sua sede europea situata nei pressi di Amsterdam il tetto fotovoltaico più grande del mondo. Con i suoi 48’000 pannelli solari, questo tetto solare copre tutto il fabbisogno in elettricità del centro logistico stesso e fornisce inoltre il 100% di tutta l’energia destinata a magazzini, uffici e negozi di PVH Europe nei Paesi Bassi.

Stando al portavoce di PVH Corp., questo impianto fotovoltaico rappresenta un importante passo verso la neutralità climatica della multinazionale, in linea con gli obiettivi di decarbonizzazione fissati dagli Accordi di Parigi sul clima. PVH Corp. s’è impegnata a coprire con energia rinnovabile il 100% del suo fabbisogno di elettricità entro il 2030 e a ridurre, sempre entro la stessa data, anche del 30% le emissioni di carbonio dei suoi fornitori.

Ricordiamo che PVH Corp. è membro di RE100, un’iniziativa del Climate Group, un’organizzazione internazionale senza scopo di lucro che promuove l’utilizzo dell’energia rinnovabile da parte delle aziende e a cui hanno aderito finora oltre 260 multinazionali, fra cui colossi come: Allianz, Apple, American Express, Barclays, Carlsberg, Commerzbank, Credit Suisse, Danone, Deutsche Telekom, eBay, Facebook, General Motors, Google, Goldman Sachs, Johnson & Johnson, Mars, Mastercard, Microsoft, Nestle, NIKE, Panasonic, PepsiCo, Sanofi, Sony Corporation, Starbucks, Swiss Re, Swisscom, UBS, Unilever, Vodafone, Wal-Mart Stores, Zalando e Zurich Insurance.

Entrati in funzione i primi impianti di riciclaggio per pannelli fotovoltaici arrivati in fin di vita

La durata di vita dei pannelli fotovoltaici è estremamente lunga, dell’ordine di 4 e più decenni. Nel 2002 è stato ad esempio misurato il rendimento energetico residuo di un pannello fotovoltaico prodotto da Bell Laboratories nel 1955, all’epoca con un tasso di conversione del 6%. Ebbene, nei 47 anni trascorsi questo tasso era calato solamente al 5,1%. Ciò non toglie che la prima ondata di pannelli fotovoltaici commerciali sta arrivando verso la fine del suo ciclo di vita, anche perché cresce la tentazione di rimpiazzarli con pannelli più efficienti. Per evitare di buttarli nelle discariche e di perdere così preziose materie prime, ecco sorgere i primi impianti specializzati per il riciclo dei pannelli fotovoltaici. 

Uno di questi impianti è stato recentemente inaugurato in Ohio, negli Stati Uniti, proprio accanto ad una fabbrica di pannelli fotovoltaici, la First Solar. In questo impianto i vecchi pannelli vengono dapprima smontati e poi le singole parti riciclate, in modo da poterne recuperare le materie prime da inserire nel prossimo ciclo produttivo. Questa procedura permette di recuperare il 90% dei materiali impiegati in origine. Impianti di riciclaggio dello stesso tipo sono stati realizzati anche in Germania e in Malaysia. 

Per intanto il numero di pannelli riciclati è ancora relativamente basso, ma se si considera il fatto che nei soli Stati Uniti nel 2018 di pannelli fotovoltaici ne sono stati istallati quasi un milione e mezzo, il lavoro nei prossimi anni non verrà certamente a mancare. Stando all’IRENA (International Renewable Energy Agency), per inizio 2030 si prevede la messa fuori servizio di pannelli fotovoltaici per un ammontare totale di 8 milioni di tonnellate di materiale, somma che potrebbe lievitare a 78 milioni entro il 2050.