Pubblichiamo il testo di un documento del comitato tecnico di ANEST (Associazione nazionale e di ESTELA (European Solar Thermal Electricity Association) che fa il punto sui falsi miti che vengono attribuiti del solare termodinamico. Un quadro su maturità tecnologica, costi, impatto ambientale e occupazionale, intermittenza o meno, sviluppi futuri.
Mito n. 1 – La tecnologia per produrre energia elettrica dall’energia solare è quella fotovoltaica.
In realtà …
Esistono altre tecnologie che utilizzano la potenza abbondante e disponibile del sole per produrre calore ed elettricità. Gli impianti solare termodinamici a concentrazione, detti anche CSP – Concentrated Solar Power, usano specchi per concentrare la luce solare su un apposito ricevitore. Questi ricevitori raccolgono e trasferiscono l’energia solare ad un fluido termovettore. Il calore prodotto può dunque essere impiegato direttamente dall’utente finale per applicazioni nei processi industriali oppure può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica attraverso turbine convenzionali a vapore o sistemi ORC (Organic Rankine Cycle), particolarmente indicati per le piccole taglie.
A differenza del fotovoltaico, che qualsiasi famiglia può installare sul proprio tetto, gli impianti solare termodinamici, benché esistano anche sistemi di dimensione più contenuta, sono maggiormente indicati per applicazioni di grande potenza.
Gli impianti solare termodinamici inoltre possono essere dotati di un sistema di accumulo di calore al fine di generare elettricità, anche in presenza di cielo nuvoloso e dopo il tramonto. Generando in prima istanza energia termica, gli impianti solari termodinamici possono anche essere ibridizzati con biomassa o qualsiasi altro tipo di combustibile al fine di garantire la fornitura di energia necessaria al processo industriale.
Utilizzando l’accumulo termico o formule ibride, il fattore di utilizzo (percentuale di ore di funzionamento nell’arco dell’intero anno) può essere aumentato in base all’utenza prevista e il sistema diviene “dispacciabile”, ovvero in grado di generare energia in funzione della richiesta; quest’ultima è la caratteristica più distintiva degli impianti solare termodinamici rispetto ad altre energie rinnovabili rendendo così l’integrazione nella rete di distribuzione elettrica più facile, migliorando la stabilità stessa della rete e, in definitiva, aumentando il valore complessivo dell’energia prodotta.
Mito n. 2 – I programmi di sostegno per lo sviluppo del solare termodinamico sono onerosi per l’economia del paese
In realtà …
Gli investimenti nel solare termodinamico apportano elevati benefici di tipo macro economico. La ricaduta sull’economia locale è elevata e quindi anche il contributo al PIL, sia nel periodo di costruzione dell’impianto sia in quello di attività. Tutto ciò produce anche un impatto diretto sull’occupazione e il rafforzamento del comparto industriale. Il “ritorno” per il Paese sotto forma di tasse, di nuova occupazione, di diminuzione dell’importazione di petrolio e gas, compensa largamente gli incentivi in corso, prevedendo inoltre in futuro una loro contrazione come conseguenza del minor gap con i prezzi dell’elettricità da fonte fossile.
Prendendo come riferimento la Spagna, ogni impianto da 50 MW realizzato con accumulo termico, ha richiesto 2.250 posti di lavoro per ogni anno necessario per la progettazione e il completamento della costruzione.
Una volta in attività, ogni impianto ha previsto permanentemente 50 posti di lavoro qualificati per la loro conduzione e la manutenzione. Il rapporto del National Renewable Energy Laboratory (NREL) stima che un investimento in un impianto solare da 100 MW generi 4.000 posti di lavoro/anno e milioni di dollari di ricaduta sull’economia rispetto ai 330 posti di lavoro/anno e 47 milioni di dollari per un identico investimento in gas naturale. Ciò significa che un investimento nel solare termodinamico crea per ogni MW un livello di occupazione maggiore di 10 volte dello stesso investimento per la produzione di energia da combustibili fossili.
In Italia il solare termodinamico può procurare un immediato ritorno positivo all’economia in termini di sviluppo del PIL, occupazione e tassazione; ciò fin dalla fase di costruzione dell’impianto mentre il primo rientro dall’investimento di capitali può avvenire soltanto dopo pochi anni.
Inoltre, lo sviluppo del settore industriale consente l’affermazione di una filiera nazionale capace di assicurare fino all’80% delle risorse tecnologiche e umane necessarie per la costruzione e gestione di un impianto.
Un deciso supporto al solare termodinamico assicura infine il vantaggio per l’Italia di entrare tra i “first mover” nell’area MENA (regione del Medio Oriente e del Nord Africa), con possibilità concrete di esportazione in questi paesi.
Mito n. 3 – Gli impianti solare termodinamici deturpano il territorio
In realtà …
La maggior parte degli impianti solare termodinamici ha un’altezza dal terreno non superiore a 5/6 metri, e quindi più bassa di una costruzione di due piani. Quelli per la produzione di calore di processo e quelli di taglia più piccola hanno altezze ancora inferiori. I componenti che occupano la maggior parte del territorio impiegato dagli impianti solari, sono gli specchi nelle varie forme in funzione della tecnologia impiegata.
Durante il funzionamento gli specchi riflettono il colore del cielo e dunque il campo solare assume l’aspetto di un lago.
Lo spazio tra gli specchi può essere lasciato a verde alterando ancora meno il paesaggio circostante. È tuttavia ovvio che gli impianti non devono essere collocati in aree di particolare pregio (e non risulta che le autorizzazioni finora richieste abbiano contraddetto tale principio), regola valida per interventi di qualsiasi natura.
Mito n. 4 – Gli impianti solare termodinamici occupano troppo suolo
In realtà …
Questo è vero nei confronti di impianti solari tradizionali, ma è falso se paragonato con altre tecnologie rinnovabili non solari. Il rendimento del solare termodinamico in elettricità per unità di suolo, in ordine di grandezza, è equivalente a quello dell’eolico o biomassa.
Le stime di diffusione della tecnologia solare termodinamica, in Italia, inserite nei piani di sviluppo delle energie rinnovabili tengono conto della specificità del territorio nazionale e della sostenibilità ambientale per la realizzazione degli impianti solare termodinamici. Anche il Decreto Ministeriale per l’incentivazione del solare termodinamico fissa un limite di 2 km2 di superficie captante incentivabile per l’intero territorio nazionale. Tale valore è assolutamente compatibile per uno sviluppo armonico della tecnologia nel pieno rispetto dell’ambiente e dei vincoli paesaggistici.
Le conoscenze scientifiche, tecnologiche e industriali maturate nella realizzazione di impianti sul territorio nazionale, consentiranno il raggiungimento di condizioni di competitività indispensabili per le sfide internazionali; esse si giocheranno quindi in altri contesti territoriali, laddove la presenza di terreno inutilizzato e altamente soleggiato, renderà più agevole l’individuazione del terreno necessario ad una penetrazione maggiore del solare termodinamico nel paniere delle fonti di energie rinnovabili dell’intero pianeta.
Mito n. 5 – Gli impianti solare termodinamici richiedono molta acqua
In realtà …
Questo affermazione è falsa se confrontata con le fonti di energia da combustibili fossili convenzionali.
Tuttavia il solare termodinamico richiede meno acqua per ettaro rispetto alle attività agricole e quindi un impianto solare termodinamico non incrementa ma riduce il bisogno di acqua di un territorio. È vero per altro che la disponibilità di acqua è spesso limitata in alcuni territori; in questi casi, la tecnologia con raffreddamento a secco, può essere usata per raffreddare il condensatore del ciclo a vapore.
I campi solari possono inoltre essere integrati in impianti esistenti termoelettrici – carbone o gas – riducendo immediatamente il consumo di gas, le emissioni di CO2 e l’utilizzo dell’acqua.
Infine il solare termodinamico può essere utilizzato per la dissalazione dell’acqua e questo fatto assume sempre maggiore importanza, in particolare nelle isole. I campi solari possono essere progettati, aldilà della produzione di elettricità, anche per creare calore ad alta temperatura, per riscaldamento industriale e per la produzione di combustibili sintetici (ad esempio syngas). La produzione congiunta di energia elettrica, calore e dissalazione dell’acqua è di particolare interesse nei territori aridi dove il solare termodinamico può fornire elettricità per osmosi inversa o calore per dissalazione dell’acqua.
Mito n. 6 – Il solare termodinamico è pericoloso per la fauna locale
In realtà…
Gli uccelli, locali o migratori, semplicemente non volano attraverso la concentrazione dei raggi solari sul tubo ricevitore e certamente non si posano sugli specchi. I riscontri avuti negli impianti in funzione lo dimostrano. Inoltre sono previsti dettagliate analisi di impatto ambientale su flora e fauna, prima di dar vita ad un impianto.
Mito n. 7 – Gli impianti solare termodinamici sono oggi troppo costosi e rimarranno così in futuro
In realtà …
- gli impianti solare termodinamici sono più capital-intensive e quindi più costosi di quelli a combustibili fossili. Ma una volta collegati alla rete, i costi operativi risultano essere più bassi essenzialmente per una ragione logica: il sole è gratuito.
- molto spesso il costo degli impianti ad energia rinnovabile è espresso in €/kW. La peculiarità degli impianti solare termodinamici è quella di poter essere dotati di sistemi di accumulo, consentendo generalmente il funzionamento per un numero maggiore di ore durante l’anno, aumentando quindi la quantità di energia prodotta a parità di potenza installata.
- si stima che il ciclo di vita di un impianto solare termodinamico sia alto rispetto agli standard finanziari, simile quindi a quello delle centrali nucleari. I punti 1) e 2), considerati insieme, dimostrano che la tecnologia del solare termodinamico rappresenta una via di produzione energetica più economica rispetto agli impianti a combustibile fossile in base all’effettiva vita operativa.
- rispetto ad altre rinnovabili che affrontano spesso problemi di intermittenza, e che dunque richiedono sistemi di backup per garantire stabilità di fornitura, gli impianti solari termodinamici sono già oggi la giusta alternativa.
- a partire dal 2007 è stata raggiunta dal settore una importante riduzione dei costi (circa il 50%) solo con 3 GW installati in tutto il mondo. Se lo si confronta con la situazione attuale dell’eolico (300 GW) e del fotovoltaico (100 GW), si può facilmente intuire il reale potenziale di riduzione dei costi nei prossimi anni per il solare termodinamico.
- il prezzo dell’elettricità prodotta dagli impianti solare termodinamici oggi è stimato tra i 20-30 c€/kWh a seconda del livello di irraggiamento, della taglia e della tecnologia utilizzata; i prezzi diminuiranno costantemente nei prossimi anni come conseguenza dello sviluppo della tecnologia. Si prevede dunque una ottimizzazione dei costi (anche nella produzione di componenti) e maggiori economie di scala attraverso la costruzione di grandi impianti (ad esempio da 100 – 250 MW) che dovrebbero ridurre ulteriormente il costo fino a 10 c € / kWh.
Sulla base di queste premesse, l’energia solare termodinamica diventerà realmente competitiva rispetto al carbone e al gas già prima del 2020.
Mito n. 8 – Gli impianti solare termodinamici, come tutte le rinnovabili, sono una fonte intermittente (o variabile) per la produzione di energia elettrica
In realtà …
Gli impianti solare termodinamici, nella maggior parte dei casi dispongono di un sistema di accumulo di calore. Nelle ore di sole l’energia raccolta viene utilizzata non solo per produrre il vapore per le turbine ma
anche per rifornire il serbatoio di accumulo termico. E quindi, dopo il tramonto o in caso di cielo coperto l’energia può essere prelevata dai serbatoi, su base di necessità. Normalmente, i campi solari e i serbatoi sono progettati per coprire da 4 a 7 ore di operatività in assenza di radiazione solare. Tuttavia tale valore può essere incrementato come ad esempio nell’impianto Gemasolar in Spagna dove, durante la stagione estiva, viene prodotta elettricità costantemente sia di giorno che di notte. In ogni modo, utilizzando l’ibridazione con biomassa o gas naturale si assicura la stabilità di fornitura di energia elettrica e termica alla rete e al mercato.
Mito n. 9 – Il solare termodinamico è una tecnologia non ancora matura e perciò non affidabile
In realtà…
Gli impianti solare termodinamici hanno dimostrato la loro affidabilità fin dagli anni ‘80 con la prima applicazione commerciale della Solar Energy Generating System (SEGS). Con 9 unità essa continua ad operare e a produrre 350 MW di capacità installata, sufficienti a soddisfare le esigenze di circa un 250mila di case nel picco di produzione.
Un’altra esperienza significativa è quella della Spagna, dove sono stati installati 2.300 MW distribuiti in 50 impianti di diversa localizzazione. Essi forniscono elettricità affidabile che risponde perfettamente alla curva di domanda della utenza. I dati raccolti su impianti in funzione da oltre 30 anni mostrano una capacità di performance operativa di almeno 30 anni con una marginale perdita di efficienza.
Grazie a una normale attività di manutenzione l’impianto solare termodinamico assicura un tempo di vita maggiore rispetto agli impianti basati su energie convenzionali e senz’altro superiore a quelli delle altre energie rinnovabili. Considerando il grande potenziale di sviluppo, i benefici macroeconomici e l’integrazione con altre fonti rinnovabili, il solare termodinamico, quale unica tecnologia dispacciabile, merita un adeguato sostegno negli anni correnti.
Mito n. 10 – La costruzione di un impianto solare termodinamico è più complessa di quella fotovoltaica o eolica
In realtà …
L’impianto solare termodinamico non è un sistema complesso sebbene, come negli orologi meccanici, si debba ottimizzare la presenza di molte parti e componenti. La parte elettrica utilizza componenti comuni, semplici e convenzionali e al contrario dei pannelli fotovoltaici che richiedono l’utilizzo di materiali speciali come il silicio, il rame indium selenide o il telluro di cadmio, il solare termodinamico impiega componenti prodotti su larga scala a basso costo, ricavati da materiali comuni quali l’alluminio, il vetro, gli specchi e i tubi.
Mito n. 11 – Il mercato del solare termodinamico è in stand-by
In realtà …
Il settore del solare termodinamico vive piuttosto un momento di boom nel mondo. La Spagna, nonostante la sospensione di incentivi, rimane leader mondiale nella produzione e sviluppi importanti si registrano negli USA, in Marocco, Cina, India e nei paesi MENA. Tra quest’ultimi, ambiziosi progetti sono stati recentemente annunciati in Sud Arabia e negli Emirati Arabi. In base alle stime della IEA (International Energy Agency) il potenziale di sviluppo del solare termodinamico è estremamente alto. Più di 1 TWh per anno sono attesi a livello mondiale al 2030, per giungere a 5 TWh per anno nel 2050.
