Lo sviluppo del fotovoltaico flottante, una grande opportunità per l’Italia

La soluzione è molto interessante per i bacini idroelettrici: si potrebbero realizzare in tempi relativamente rapidi 5 GW di FV galleggiante, con molteplici vantaggi.

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Circa 15 anni fa sono stati proposti i primi impianti fotovoltaici galleggianti (FPV).

L’Italia è stata all’avanguardia in questa tecnologia con il primo impianto di Bubano da 500 kW nel 2010 e con un impianto a Suvereto con tracking da 200 kW subito dopo e con molti altri impianti nei 2-3 anni successivi. Nel 2013 un articolo internazionale citava i primi 15 impianti realizzati al mondo, di cui 6 in Italia [1].

La tecnologia poi è esplosa negli anni successivi e oggi diversi impianti con potenze dell’ordine dei GWp vengono installati ogni anno specie nel SudEst Asiatico. [2]

I vantaggi

I vantaggi di questa soluzione sono molteplici. [3]

  • Il sistema non occupa terreno ma sfrutta le aree inutilizzate dei bacini idrici artificiali o naturali e ha un impatto ambientale molto limitato, come evidente dalla foto qui sotto:
Impianto da 2 MW in fase di montaggio a Treviso su un bacino di cava tuttora attivo (Progetto Koiné, realizzazione Upsolar Floating).
  • La presenza di acqua consente l’implementazione di un sistema di raffreddamento riducendo la temperatura del pannello fotovoltaico e, di conseguenza, le perdite dovute alla deriva termica. Allo stesso tempo aumenta il ciclo di vita del pannello. [4]
  • I costi sono in costante calo e oggi il sistema FPV compete con i grandi impianti fotovoltaici terrestri e ha costi di manutenzione nettamente inferiori.
  • L’accoppiamento con impianti idroelettrici è particolarmente vantaggioso poiché coprendo una parte limitata dei bacini generati da dighe idroelettriche è possibile installare una potenza FPV equivalente alla potenza delle turbine idroelettriche [5]. Ciò consente di sfruttare la connessione di rete già esistente aumentando la produzione di energia in modo considerevole e a basso costo [6].

In Italia c’è una miriade di bacini di irrigazione e c’è un grosso vantaggio ad utilizzarli con copertura fotovoltaica. Infatti l’evaporazione dell’acqua è fortemente ridotta e questo genera un risparmio di 10mila m3 di acqua all’anno per ogni MW installato. Questo elemento è particolarmente importante nel sud Italia e in generale nelle zone aride, dove l’approvvigionamento di acqua per uso agricolo pone problemi crescenti. [7]

Ci sono inoltre molti bacini di cava abbandonati e spesso in stato di degrado. La tabella qui sotto riporta la situazione delle cave non  più in esercizio in Veneto (ma analisi simili possono essere fatte per tutte le altre regioni italiane).

Totale per provincia delle cave venete non più in esercizio, potenza installabile in caso di copertura al 20%, ed energia prodotta per anno in GWh.

Come si vede, nel solo Veneto sarebbe possibile, con una copertura di solo il 20% delle superfici delle cave non più in esercizio, installare 2,5 GW di potenza fotovoltaica e produrre oltre 3000 GWh all’anno.

Un discorso a parte merita inoltre il settore idroelettrico.

FPV ed idroelettrico

Lo sviluppo delle fonti rinnovabili e la lotta per il contenimento dell’uso energetico dei combustibili fossili vede l’Italia in ottima posizione grazie a un consolidato parco di impianti idroelettrici installati fin dall’inizio del secolo scorso e giunti a relativa maturità alla fine del ‘900.

Ad oggi oltre 4000 impianti idroelettrici generano una potenza di 18.800 MW e una energia di oltre 47.500 GWh all’anno, circa il 17% dell’intero fabbisogno elettrico. Molti di questi sono piccoli, 3000 hanno meno di 1 MW di potenza e sono spesso ad acqua fluente, cioè privi di bacini di accumulo, ma 308 hanno più di 10 MW di potenza ciascuno e costituiscono il grosso della capacità installata con 15.400 MW. [8]

In questo caso è possibile coprire parte della superficie del bacino con un impianto fotovoltaico galleggiante e produrre energia elettrica col sole immettendola in rete attraverso la connessioni già attive.  Infatti va ricordato che l’utilizzo degli impianti idroelettrici a bacino si limita ad alcuni periodi dell’anno e raramente supera le 3000 ore all’anno lasciando la rete di connessione inutilizzata per gran parte del tempo. [5]

L’Italia ha una struttura territoriale molto diversa da Francia, Spagna e Germania, dove la presenza di sbarramenti idroelettrici genera grandi bacini e dove una copertura di meno del 5% dei bacini permette l’installazione di una potenza fotovoltaica pari a quella idroelettrica. La presenza delle Alpi e in genere l’orografia complessa del territorio richiede maggior attenzione per l’impatto ambientale e la gestione dell’impianto stesso.

Prendendo in considerazione i 308 impianti da più di 10 MW si richiede quindi un’analisi dettagliata che deve essere programmata e incontrare indicazioni generali e valide per il territorio nazionale. Vero è che molti di questi bacini sono stati generati costruendo dighe che hanno avuto un notevole impatto ambientale, ma oggi la sensibilità ecologica è fortunatamente maggiore e l’operazione va condotta con criteri ben definiti.

Qui sotto diamo 4 esempi di bacini di varie dimensioni dove è possibile installare impianti di potenza equivalente a quella idroelettrica in modo poco invasivo e con coperture inferiori al 10%. Nelle figure si vede la mappa del lago e la zona in azzurro che potrebbe essere occupata da un impianto di potenza uguale a quella idroelettrica.

Esempio di 4 bacini in cui la copertura fotovoltaica è inferiore al 10%.

Nella tabella successiva si raccolgono i dati più importanti dei 4 ipotetici impianti descritti sopra:

  • L’aumento di energia prodotta che varia dal 40 al 100%.
  • La copertura del bacino è tra 4 e l’8% e il guadagno in energia dipende anche dalle condizioni di insolazione locali che favoriscono Nuoro e Cosenza.
Sintesi dei dati dei 4 bacini analizzati: potenza in MW, Energia prodotta, Superficie del bacino, copertura % di un impianto FPV di potenza equivalente, aumento in % dell’energia prodotta.

Due aspetti sono rilevanti in questa proposta:

  • la connessione in rete: la rete non viene modificata, le connessioni sono già esistenti ma semplicemente la rete viene meglio utilizzata
  • i costi sono limitati e i tempi di realizzazione molto brevi: la realizzazione di un impianto da 100 MW flottante richiede meno di un anno e parliamo di strutture mobili il cui decomissioning è semplice e senza alcun impatto ambientale.

Naturalmente non tutti i bacini si prestano a queste soluzioni. In molti casi i bacini sono incassati in gole e sono poco usufruibili, ma una analisi sistematica andrebbe fatta dei 15.400 MW installati in Italia con impianti di potenza superiore ai 10 MW. Una stima approssimativa dice che in almeno un terzo delle situazioni si potrebbero installare potenze equivalenti a quelle della turbine idroelettriche con un aumento della produzione di circa il 60%.

Stiamo parlando di 5 GWp di impianti flottanti che è possibile costruire rapidamente sfruttando bacini artificiali realizzati negli ultimi decenni con una produzione di energia di circa 6000 GWh all’anno e senza problemi di connessione in rete ma con un migliore utilizzo di quella già esistente [9].

Conclusioni

L’Italia è un paese ad alta densità di popolazione e con un uso crescente del territorio per scopi industriali e per uso civile. Tuttavia è anche un territorio dove il numero di bacini creati dall’uomo è elevatissimo per tre scopi principali

  1. Irrigazione per lo più per uso agricolo o come riserva d’acqua per uso civile.
  2. Estrazione di laterizi (bacini di cava)
  3. Progetti energetici (idroelettrico)

Ognuno di questi settori permette l’installazione di molti GW di impianti fotovoltaici senza sottrarre 1 m2 al territorio, ma, anzi, permettendo una gestione più attenta del patrimonio idrico nazionale e con un considerevole risparmio d’acqua [9].

Serve una direzione di questo processo e una gestione delle risorse disponibile che sia anche attenta alla manutenzione dell’esistente e rimedi al degrado ambientale di strutture non sempre gestite correttamente.

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