I pannelli solari galleggianti sono una via praticabile verso la decarbonizzazione?

Decarbonizzazione – come suggerisce il nome – indica la rimozione o la riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera. L’obiettivo, in termini generali, è passare all’uso di fonti energetiche a basso contenuto di carbonio. 

Ormai tutti sappiamo perché dobbiamo ridurre o rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera. Quasi un decennio fa, il mondo aveva raggiunto il Accordo di Parigi, che promuoveva la limitazione del riscaldamento globale a molto meno di 2 gradi centigradi rispetto ai livelli preindustriali e l’avvio di iniziative sincere per limitare a 1,5 gradi centigradi perseguendo la neutralità carbonica netta, tra le altre cose, entro il 2050. 

La decarbonizzazione è un compito così necessario e urgente per il futuro del mondo che governi, aziende e comunità sociali in generale sono desiderosi di ideare modi per accelerarla. Tuttavia, richiede sistemi energetici radicalmente diversi supportati da fonti di energia alternative basate su elettricità verde e molecole verdi. Uno studio di ricerca recente ha introdotto la possibilità di sfruttare i pannelli solari galleggianti come percorso verso la decarbonizzazione. Ma questi pannelli sono praticabili? Diamo un’occhiata. 

Potenziale globale per l’installazione di array solari galleggianti a basse emissioni di carbonio

Un team di ricercatori delle Università di Bangor e Lancaster e del UK Centre for Ecology and Hydrology ha intrapreso uno sforzo per calcolare la quantità di energia che potrebbe essere generata e fornita mediante l’installazione di array solari galleggianti. In particolare, i ricercatori hanno calcolato la produzione elettrica giornaliera per i fotovoltaici galleggianti su circa 68.000 laghi e serbatoi in tutto il mondo. 

Per essere considerato il più adatto all’installazione di tecnologia solare, un sito deve trovarsi a non più di 10 km da un centro abitato e non essere situato in un’area protetta. Inoltre, i laghi e i serbatoi non devono rimanere asciutti o congelati per più di sei mesi all’anno. Solo il 10% della superficie di questi laghi e serbatoi è stato considerato per il calcolo.

Soggetto a tutte queste considerazioni e dipendente dai fattori di altitudine, latitudine e stagione, la potenziale generazione annua di elettricità da FPV su questi laghi era di 1302 terawattora (TWh), circa quattro volte la domanda annua totale di elettricità del Regno Unito.

I risultati hanno spinto i ricercatori a indagare più a fondo ed esaminare le possibilità globali di questo metodo. A livello nazionale, cinque paesi potrebbero soddisfare interamente le loro esigenze elettriche con FPV. Questi cinque includono Papua Nuova Guinea, Etiopia e Ruanda. Paesi come Bolivia e Tonga, invece, potrebbero coprire fino all’87% e al 92% delle loro richieste con tali mezzi. 

Altri numerosi paesi, dall’Africa, i Caraibi, il Sud America e l’Asia centrale, potrebbero soddisfare tra il 40% e il 70% della loro domanda annua di elettricità installando FPV. Anche paesi sviluppati come Finlandia e Danimarca potrebbero prelevare rispettivamente il 17% e il 7% della loro domanda annua da tali fonti. 

I FPV potrebbero anche ridurre la scarsità d’acqua generando elettricità decarbonizzata. Come? Nella prossima sezione esamineremo brevemente la soluzione.

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Come i FPV possono ridurre la scarsità d’acqua

Senza mezzi termini, i FPV possono ridurre la scarsità d’acqua mitigando la perdita d’acqua per evaporazione. Numerosi studi scientifici confermano che i sistemi FPV potrebbero essere una delle strategie più efficienti per mitigare la scarsità d’acqua riducendo la perdita evaporativa da serbatoi e laghi globali. Il modo in cui i FPV aiutano a ridurre la perdita evaporativa è a due vie. 

In primo luogo, i FPV offrono ombra e riducono la temperatura della superficie dell’acqua. Tale ombreggiatura aiuta a sopprimere il gradiente di pressione di vapore all’interfaccia aria-acqua, che è uno dei principali fattori che guidano i flussi di calore latente e l’evaporazione. 

Oltre ai loro effetti di ombreggiatura, i FPV fungono anche da barriere al vento. La velocità del vento è direttamente correlata ai tassi di evaporazione, e un vento attenuato funge da fattore mitigante. Mentre parlava dei benefici dei FPV, la Dott.ssa Lastyn Woolway, autrice principale del documento dell’Università di Bangor, ha dichiarato quanto segue:

“Anche con i criteri che abbiamo stabilito per creare uno scenario realistico per l’installazione dei FPV, ci sono benefici in tutti i casi, principalmente nei paesi a basso reddito con alti livelli di sole, ma anche nei paesi dell’Europa settentrionale. I criteri che abbiamo scelto si basavano su esclusive ovvie, come i laghi in aree protette, ma anche su ciò che potrebbe ridurre i costi e i rischi dell’installazione.”

È una via praticabile verso la decarbonizzazione che porta con sé benefici aggiuntivi. Tuttavia, molte altre strategie possono aiutare i principali settori industriali — spesso associati all’uso di combustibili fossili e alla generazione di carbonio — a diventare efficacemente decarbonizzati. Nei prossimi segmenti, discuteremo di alcuni di questi settori e ne esamineremo i possibili percorsi di decarbonizzazione.

Chimica

L’uso di analisi predittive, visualizzazione avanzata e strumenti di gestione energetica basati sull’IA può aiutare l’industria chimica a migliorare l’efficienza delle risorse e dell’energia. Potrebbe utilizzare sempre più rifiuti sostenibili o materie prime di origine biologica, come grassi vegetali o animali, zucchero, lignina, emicellulosa, amido, mais o zucchero. Un altro percorso potenziale per questo settore per contribuire positivamente agli obiettivi di decarbonizzazione potrebbe essere evitare la produzione di materiali vergini come polimeri, gomme, batterie, materiali di imballaggio, solventi, fluidi di trasferimento di calore e lubrificanti.

Petrolio e Gas

Le aziende del petrolio e del gas devono adottare azioni drastiche per decarbonizzarsi con successo. Alcune società hanno già sviluppato le loro capacità di energia rinnovabile, mentre altre stanno acquisendo aziende in settori ausiliari, come installatori solari o stazioni di ricarica per veicoli elettrici (EV), per ampliare il loro portafoglio di offerte a basse o zero emissioni.

Inoltre, esiste l’opzione di trasformare l’anidride carbonica in una materia prima. Utilizzare l’anidride carbonica come materia prima può potenzialmente creare mercati per miliardi di dollari. Ad esempio, aziende come C2CNT usano l’elettrolisi fusa per convertire direttamente l’anidride carbonica in nanotubi di carbonio, più resistenti dell’acciaio e altamente conduttivi.

Utility elettriche e energie rinnovabili

Questo settore ha affrontato proattivamente la decarbonizzazione da molto tempo. Tuttavia, c’è margine di miglioramento. Gli attori del settore devono promuovere un ambiente normativo più favorevole, snello ed efficace. 

Per rendere le loro operazioni fluide, ben coordinate e ottimizzate, le aziende devono passare tempestivamente a strumenti digitali che consentano una struttura organizzativa snella. È anche necessario scoprire nuove strategie di crescita. 

Miniere e Metalli

Nel settore minerario, le aziende stanno investendo in iniziative di energia rinnovabile per compensare le loro emissioni. Ad esempio, BHP ha firmato un accordo per sviluppare nuovi impianti solari ed eolici nello stato del Queensland, Australia, per consentire loro di gestire le operazioni di carbone nella regione con energia solare e ridurre le emissioni indirette nel paese del 20% in cinque anni. Le aziende minerarie, finora, sono ben posizionate per mantenere sotto controllo le loro emissioni operative. Tuttavia, sono le emissioni della catena del valore che devono preoccuparsi di più e affrontare in modo proattivo.

Mentre i settori industriali e i governi valutano costantemente il loro impatto sull’ambiente, soprattutto per quanto riguarda le impronte di carbonio, le singole aziende stanno proponendo soluzioni innovative. Nei prossimi segmenti, esamineremo un paio di queste aziende. 

#1. Ciel & Terre International

Fondata nel 2006 come specialista nell’integrazione di sistemi fotovoltaici, Ciel & Terre International sviluppa impianti fotovoltaici galleggianti su larga scala dal 2011. L’azienda ha installato PV galleggianti in tutto il mondo, tra cui Ondani Ike, Giappone, Changbin 3 e 4, Taiwan, Tata Steel (TATASTEEL.BO ) Jamshedpur, India, Montpezat, Francia, Canoe Brook, USA, e molti altri.

L’azienda vanta più di dieci anni di esperienza di test e sul campo e oltre 30 anni di produzione di energia solare galleggiante con i suoi impianti. Il suo lavoro comprende 280 progetti solari galleggianti in tutto il mondo.

Sebbene non discuteremo l’intera storia dell’azienda in dettaglio, approfondiremo uno dei suoi prodotti di punta, Hydrelio Air Optim. Un sistema solare galleggiante flessibile, questo prodotto è l’evoluzione del sistema originale dell’azienda, Hydrelio Classic, la prima soluzione solare galleggiante brevettata e industrializzata a livello globale nel 2010. La soluzione può resistere a condizioni di vento forte fino a 210 km/ora o 130 miglia all’ora, equivalenti a una pressione dinamica di 1625 pascal. La sua tecnologia stabilizzata UV ha una durata fino a 30 anni. Può adattarsi efficientemente a condizioni costiere e quasi costiere fino a 1 metro, a seconda della lunghezza d’onda. Il prodotto è costruito con i migliori materiali per garantire resistenza alla corrosione e compatibilità con l’acqua potabile.

Ciel & Terre ha anche una controllata chiamata Floating Solar UK. È destinata a fornire il sistema Hydrelio nel Regno Unito. Ad oggi, secondo i dati pubblicati dall’azienda stessa, Ciel & Terre ha contribuito a evitare quasi 740.000 tonnellate di anidride carbonica.

#2. Kyocera Global

Un’altra azienda che ha svolto un lavoro eccezionale per costruire una società decarbonizzata è Kyocera Global. Una delle sue soluzioni innovative e rivoluzionarie include i pannelli solari FIT che i dipendenti Kyocera hanno installato sui loro tetti residenziali. L’energia in eccesso generata da questi pannelli, insieme a quella prodotta dagli impianti solari Kyocera non-FIT e JEPX+ di proprietà di Kyocera, viene immessa nella piattaforma Digital Grid P2P, che a sua volta alimenta la struttura Kyocera Yokohama Nakayama con elettricità non fossile.

Kyocera è un attore consolidato nella costruzione di soluzioni di pannelli solari galleggianti. Nel 2018, ha avviato il più grande impianto solare galleggiante del Giappone da 13,7 MW. Costruito sulla superficie di un serbatoio gestito dal Waterworks Bureau della Prefettura di Chiba per uso industriale, questo impianto ha una superficie di 180.000 m² (oltre 44 acri).

Sono stati installati 50.904 moduli solari Kyocera per generare una stima di 16.170 megawattora (MWh) all’anno, sufficienti per alimentare circa 5.000 famiglie tipiche. L’energia è stata venduta a TEPCO Energy Partner, Incorporated. Il progetto è stato originariamente avviato dall’Agenzia delle Imprese Pubbliche della Prefettura di Chiba, che ha cercato aziende per aiutare a ridurre il suo impatto ambientale.

Quando questo impianto è entrato in funzione, la struttura Kyocera Solar TCL aveva già costruito oltre 60 impianti solari in Giappone e sviluppato sette impianti solari galleggianti utilizzando dighe e serbatoi d’acqua dolce del Giappone anziché terreni agricoli.

Secondo gli ultimi dati disponibili, il fatturato di Kyocera Global è stato di 1.492.672 milioni di yen per i nove mesi chiusi il 31 dicembre 2023. 

Pannelli solari galleggianti e il futuro della decarbonizzazione

Secondo un rapporto pubblicato dalla Banca Mondiale che ha esaminato la fattibilità della costruzione di impianti solari galleggianti in India, esistono alcune barriere all’implementazione su larga scala. Queste barriere si applicano anche a livello globale. Generare energia solare da pannelli galleggianti potrebbe costare di più rispetto alle installazioni a terra. Manca chiarezza sui criteri di elegibilità per un sito solare galleggiante. La capacità produttiva delle attrezzature che aiutano a costruire queste strutture è limitata in molti casi.

La Banca Mondiale ha anche evidenziato i modi in cui i fornitori potrebbero accelerare e massimizzare l’adozione. Ha promosso l’istituzione di obiettivi chiari per la capacità solare galleggiante al fine di definire gli obiettivi energetici solari complessivi del paese.

Come l’esperimento con cui abbiamo iniziato la discussione, ha consigliato la creazione di un archivio di siti potenziali per progetti solari galleggianti per dare un segnale positivo al mercato e semplificare il processo di sviluppo del progetto.

Nel prossimo futuro, la crescita della generazione di energia solare guidata da FPV richiederà la promozione e l’incoraggiamento della produzione di attrezzature solari galleggianti secondo procedure e certificazioni standardizzate per garantire la qualità. Poiché è ancora un campo emergente, saranno necessari investimenti in istituzioni che possano condurre indagini di fattibilità affidabili per tali progetti.

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