Energia
L’Era Solare – Un Futuro Luminoso per l’Umanità
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Dalla combustione dei combustibili alla conversione della luce in elettricità
L’energia è stata centrale nello sviluppo della civiltà. Per gran parte della storia, oltre alla forza muscolare di uomini e animali, una fonte fondamentale è stata la combustione.
Dalle fornaci che fondevano il bronzo alle centrali a carbone, petrolio e gas, la tecnologia è diventata più complessa. Il calore serve a trasformare i materiali e, in molte centrali, a produrre il vapore che aziona turbine e generatori.
Il fotovoltaico converte direttamente la luce in elettricità. Le celle non hanno parti mobili, anche se alcuni impianti utilizzano inseguitori o pompe.
Avere poche parti mobili può favorire durata e manutenzione. Moduli, inverter e cablaggi rimangono comunque soggetti a guasti e degrado. La conversione fotovoltaica evita il passaggio attraverso calore, vapore e turbina tipico di molte centrali termiche.
Una Crescita Straordinaria
Il mercato solare è cresciuto rapidamente. La previsione citata indica per gli Stati Uniti una crescita annua composta del 15,4% fino al 2030: è una stima, non un risultato garantito.
Fonte: Grand View Research
La crescita è globale e la Cina ha un ruolo di primo piano nella produzione, nelle installazioni e nei progetti. I confronti internazionali devono distinguere progetti pianificati, cantieri e capacità effettivamente operativa.
Secondo l’Amministrazione nazionale dell’energia cinese, nel primo semestre del 2024 sono stati collegati alla rete circa 102 GW di nuova capacità fotovoltaica.
Questa espansione ha consentito di anticipare al 2024 il raggiungimento dell’obiettivo di 1.200 GW complessivi di eolico e solare, inizialmente fissato per il 2030.
Fonte: Energy Wind Down Media
Pubblicazioni come The Economist hanno descritto questa trasformazione come l’inizio di una nuova era.
Fonte: The Economist
Una copertina, però, non è un indicatore affidabile del futuro. La cosiddetta «maledizione della copertina» è un’espressione giornalistica, non una legge predittiva.
I risultati di lungo periodo dipenderanno dalla tecnologia, dai costi, dalle politiche e dalla diffusione concreta.
Solare termodinamico e fotovoltaico
Esistono diversi modi per utilizzare l’energia solare. Il fotovoltaico, oggi prevalente nella produzione elettrica solare, sfrutta le cariche generate quando un semiconduttore assorbe fotoni.
Fonte: EIA
Il solare a concentrazione impiega specchi per riscaldare un fluido e produrre elettricità dal calore. Oltre agli impianti a torre esistono altre configurazioni, come i collettori parabolici.
Fonte: University Of Maine
Il solare a concentrazione può integrare accumulo termico, ma deve affrontare costi, problemi operativi, materiali ad alta temperatura e vincoli di localizzazione. Anche gli effetti sulla fauna, inclusi gli uccelli, richiedono valutazioni specifiche.
I progressi produttivi e le economie di scala hanno ridotto fortemente i costi del fotovoltaico. Il confronto con il 1990 dipende dal parametro considerato: prezzo del modulo, costo dell’impianto o costo dell’elettricità.
Fonte: EIA
Il fotovoltaico è così diventato la tecnologia dominante nella produzione di elettricità solare.
Dal silicio alle celle solari avanzate
Le tecnologie al silicio rappresentano la grande maggioranza del mercato fotovoltaico. La quota superiore al 90% va riferita all’anno e al perimetro della statistica.
Fonte: EIA
Il polisilicio è una materia prima ad alta purezza e non è sinonimo di cella policristallina. Le celle monocristalline hanno conquistato gran parte del mercato: definirle necessariamente meno convenienti è fuorviante.
Accanto ai miglioramenti delle celle al silicio, si studiano nuovi materiali e strutture per aumentare l’efficienza.
Fonte: Clean Energy Review
Film sottile al tellururo di cadmio
Una tecnologia commerciale alternativa al silicio è il tellururo di cadmio (CdTe). Il suo impiego comprende grandi centrali fotovoltaiche e non si limita ai dispositivi portatili.
Presenta vantaggi produttivi e prestazionali, ma richiede attenzione alle materie prime e alla gestione ambientale.
Tra i possibili vantaggi:
- Alcuni processi produttivi possono essere semplificati, favorendo velocità di fabbricazione e minori investimenti.
- Lo strato assorbente può essere molto sottile. Il peso del modulo completo dipende anche dal supporto e dall’incapsulamento.
- Il Dipartimento dell’Energia statunitense segnala emissioni di produzione inferiori al silicio in determinati confronti; la differenza dipende dai processi e dall’elettricità utilizzata.
- Il materiale assorbe intensamente la luce, consentendo l’impiego di strati sottili.
Il cadmio è pericoloso e richiede controlli lungo tutto il ciclo di vita. Le proprietà del cadmio elementare e del composto CdTe, però, non sono identiche. Incapsulamento, raccolta e riciclo contribuiscono a gestire il rischio.
Il tellurio è ottenuto soprattutto come sottoprodotto della raffinazione di altri metalli, con possibili limiti all’aumento dell’offerta. Abbondanza nella crosta e disponibilità industriale non sono la stessa cosa.
Recupero, riciclo e gestione dell’intero ciclo di vita sono importanti per limitare i rischi ambientali e l’uso di risorse.
Il CdTe è già utilizzato negli impianti commerciali. Separatamente, la ricerca su celle leggere e flessibili esplora applicazioni nei dispositivi indossabili, nella mobilità e nello spazio.
Perovskite
Nel fotovoltaico, “perovskite” indica una famiglia di materiali con una particolare struttura cristallina. Gli assorbitori studiati sono spesso alogenuri metallici, diversi dal minerale ossido di calcio e titanio che ha dato origine al nome.
L’efficienza sperimentale è migliorata rapidamente: dal 3,8% delle prime celle del 2009 al 33,9% di una cella tandem silicio-perovskite annunciata per il 2023 da LONGi Green Energy Technology. Sono strutture differenti e il dato tandem non riguarda una cella di sola perovskite.
Alcune perovskiti possono essere depositate mediante processi simili alla stampa e a temperature relativamente basse. Il costo industriale dipende anche da resa produttiva, incapsulamento, durata e scala.
Celle su supporti flessibili potrebbero trovare impiego su tetti di veicoli o droni. La combinazione di assorbitori con diverse bande proibite può aumentare l’efficienza teorica.
Stabilità nel tempo, umidità, calore e luce restano aspetti cruciali. La durata varia tra le formulazioni e le prove. Per i materiali contenenti piombo occorre prevenire dispersioni e gestire il fine vita.
La tecnologia è promettente, ma nel periodo trattato la commercializzazione era ancora agli inizi. Le celle tandem silicio-perovskite sono uno dei percorsi di sviluppo.
Punti quantici e altri effetti quantistici
Aumentare l’efficienza significa utilizzare meglio lo spettro solare e ridurre le perdite. Il silicio assorbe anche parte del vicino infrarosso e dell’ultravioletto; non è corretto limitarne l’assorbimento alla sola luce visibile.
Fonte: QD Solar
Una possibilità consiste nell’utilizzare punti quantici, nanoparticelle le cui proprietà ottiche dipendono dalle dimensioni. La loro scoperta e sintesi sono state premiate con il Nobel per la chimica 2023 (leggi il nostro articolo sui punti quantici).
Questi materiali possono essere progettati per assorbire intervalli di lunghezze d’onda complementari a quelli del silicio.
I limiti teorici dipendono dall’architettura e dalle ipotesi fisiche. Il 66% citato per alcuni concetti avanzati non rappresenta un’efficienza commerciale dimostrata dei pannelli a punti quantici.
Altri studi esplorano nanostrutture ed effetti quantistici, come risonatori a farfalla associati a forze di Casimir e di van der Waals. Si tratta di ricerca e non di un aumento già dimostrato nei moduli commerciali.
Rivestimento Avanzato
Oltre a cambiare i materiali delle celle, si possono migliorare rivestimenti, ottica e progettazione del modulo.
SunDensity sviluppa rivestimenti fotonici per modificare lo spettro che raggiunge le celle, anche convertendo luce a lunghezze d’onda più utili. Nel 2024 ha annunciato SunDensity Canada e l’acquisizione di QD Solar. Non si tratta soltanto di bloccare i raggi UV.
Fonte: QD Solar
Pannelli bifacciali e inseguitori solari
I moduli monofacciali sfruttano principalmente la luce sul lato anteriore; orientamento e inclinazione influiscono sulla produzione.
I moduli bifacciali producono elettricità dalla luce che raggiunge entrambi i lati, inclusa quella riflessa. Possono aumentare la resa e consentire installazioni verticali con superfici rivolte a est e ovest.
A seconda del sito e del progetto, queste installazioni possono offrire diversi vantaggi:
- La produzione può distribuirsi maggiormente tra mattino e pomeriggio. Il vantaggio dipende dal clima, dall’orientamento e dall’eventuale limitazione di potenza dell’inverter.
- Una buona ventilazione limita il riscaldamento dei moduli e le perdite di rendimento.
- Il retro può sfruttare la luce riflessa da superfici come neve o terreno chiaro.
- Superfici rivolte a est e ovest possono spostare parte della produzione verso il mattino e la sera, quando può avere più valore per la rete.
Fonte: Wikipedia
I moduli bifacciali potrebbero diventare più diffusi. La cosiddetta “curva dell’anatra” descrive la domanda residua sulla rete, mentre l’abbondanza di produzione a mezzogiorno può abbassare i prezzi. Il rendimento invernale dipende dal progetto e dal sito.
Fonte: Visual Capitalist
Gli inseguitori orientano i moduli durante il giorno per aumentare la captazione. Il beneficio varia con latitudine e condizioni locali; le parti mobili aggiungono costi, manutenzione e complessità.
Fonte: Nickel Energy Solution
Calore e termofotovoltaico
La gestione termica è importante: a parità di altre condizioni, l’aumento della temperatura tende a ridurre l’efficienza delle normali celle fotovoltaiche.
Ventilazione e progettazione aiutano a contenere la temperatura. Alcuni sistemi fanno circolare acqua dietro ai moduli, anche per recuperare calore utile.
Fonte: Sustainable Energy Research
Le celle termofotovoltaiche convertono la radiazione emessa da una sorgente calda, spesso nell’infrarosso. Non basta esporre un normale pannello a un qualsiasi calore ambientale per ottenere elettricità utile.
Fotovoltaico galleggiante
Fonte: RWE
Quando lo spazio a terra è limitato, si possono utilizzare superfici idriche. Il fotovoltaico galleggiante colloca i moduli su strutture flottanti.
Può ridurre l’occupazione del suolo e favorire il raffreddamento. Occorre però valutare ecosistemi acquatici, ancoraggi, corrosione, accesso e sicurezza elettrica.
Agrivoltaico
L’agrivoltaico combina produzione agricola e fotovoltaica sullo stesso terreno, progettando spazi e ombreggiamento in funzione delle colture. I moduli tradizionali sono opachi: la luce utile passa soprattutto tra i moduli o raggiunge zone parzialmente ombreggiate. Una progettazione adatta può offrire vantaggi:
- Protezione di alcune colture dall’irraggiamento e dal calore eccessivi.
- Riduzione dell’evaporazione e, in alcuni casi, del fabbisogno irriguo.
- Uso combinato del terreno, limitando la competizione tra produzione agricola ed elettrica.
- Ombra per gli animali da allevamento.
- Possibile raffreddamento locale grazie all’evapotraspirazione delle piante.
Fonte: Dezeen
Nelle regioni aride, ombra e vegetazione possono ridurre stress idrico e polvere. I risultati dipendono dal sito e dalla coltura; l’acqua per la pulizia non è automaticamente adatta o sufficiente all’irrigazione.
L’integrazione richiede nuove competenze, coordinamento tra agricoltori e installatori e un progetto compatibile con le lavorazioni agricole.
Solare spaziale
La produzione fotovoltaica locale si interrompe di notte e può ridursi molto in inverno alle alte latitudini.
Una proposta consiste nel collocare sistemi solari in orbita e trasmettere l’energia verso la Terra.
Con un’orbita e un sistema adeguati, si potrebbe ottenere una produzione quasi continua e indirizzarla a ricevitori terrestri. Eclissi, trasmissione e funzionamento del sistema possono comunque comportare interruzioni e perdite.
Fonte: ESA – European Space Agency
Costi di lancio inferiori sarebbero importanti. Fabbricare direttamente nello spazio usando risorse lunari o asteroidali è un’ipotesi ancora più lontana e tecnicamente impegnativa.
Ne abbiamo esaminato funzionamento, difficoltà e protagonisti nell’articolo «Soluzioni energetiche spaziali per energia pulita continua».
I Limiti del Solare
Nonostante il calo dei costi, il solare incontra vincoli che rendono complessa la sostituzione completa delle altre fonti.
Intermittenza e stagionalità
La produzione varia con nuvole, stagioni e alternanza giorno-notte. Le risposte includono reti, flessibilità della domanda, altre fonti e accumuli di diversa durata, con investimenti e limiti specifici:
- Produzione spaziale: una proposta ancora in sviluppo, non una fonte continua già disponibile su vasta scala.
- Interconnessioni a lunga distanza mediante cavi HVDC, cioè in corrente continua ad alta tensione, come i progetti tra Australia e Singapore (circa 4.300 km) o tra Marocco e Regno Unito (circa 4.000 km). Si tratta dei progetti discussi nel periodo dell’articolo, non di collegamenti già operativi.
- Accumuli per spostare l’energia tra le ore; l’accumulo stagionale pone esigenze diverse. Si veda «Il futuro dell’accumulo energetico: batterie su scala di rete».
Fonte: Canadian Solar
Limiti all’Elettrificazione
L’elettricità rappresenta circa un quinto del consumo finale mondiale di energia, secondo anno e definizione. Trasporti, riscaldamento e processi industriali utilizzano anche combustibili e calore diretto.
Una maggiore elettrificazione e la decarbonizzazione richiedono tecnologie e infrastrutture complementari al solare.
Tra queste possono rientrare l’idrogeno e l’ammoniaca come vettori energetici, insieme a fonti come il nucleare o la geotermia, secondo il sistema energetico. È quindi probabile che il mix energetico futuro non dipenda esclusivamente dal solare.
Geopolitica e Dipendenza dalla Cina
La Cina domina molti segmenti della filiera fotovoltaica e ha un ruolo importante in altre tecnologie energetiche pulite.
I dati citati attribuiscono alla Cina circa l’80% dei pannelli solari mondiali, il 60% dei veicoli elettrici e oltre l’80% delle relative batterie. Sono quote da riferire all’anno e alla categoria di produzione considerati.
Fonte: Medium
Una parte dell’elettricità utilizzata dalla filiera cinese proviene dal carbone. Questo incide sulle emissioni di produzione, ma non elimina automaticamente il vantaggio emissivo del fotovoltaico lungo l’intero ciclo di vita.
Fonte: Brian Pittock
Tensioni geopolitiche e restrizioni commerciali possono influire su costi e approvvigionamenti. Anche i dazi sui pannelli fabbricati in Cina incidono sui mercati.
Limitazioni delle Risorse
Il silicio è abbondante, ma i moduli richiedono altri materiali. Il Silver Institute stima per il fotovoltaico 193,5 milioni di once d’argento nel 2023, il 64% in più del 2022. Il dato riguarda la domanda settoriale, da confrontare con la corretta misura dell’offerta globale.
Fonte: Medium
Le celle al silicio non dipendono normalmente dalle terre rare. Alcune tecnologie a film sottile impiegano indio, gallio o selenio; il fabbisogno dipende quindi dalla composizione dei prodotti.
Le perovskiti fotovoltaiche più studiate sono spesso alogenuri metallici e non richiedono necessariamente titanio. Non si può dedurne automaticamente un vincolo sulla produzione di titanio.
Le conseguenze di energia meno costosa
Investimenti, innovazione, uso efficiente delle risorse e riciclo possono attenuare molti limiti, senza eliminarli necessariamente. Un’energia abbondante e senza combustione durante l’uso potrebbe portare vantaggi rilevanti.
Produzione elettrica distribuita
Il fotovoltaico si presta sia a grandi centrali sia a sistemi distribuiti su tetti e altre superfici.
Questa flessibilità amplia le possibilità di installazione, ma non rende idoneo ogni tetto, lago o campo.
Produzione e accumulo distribuiti possono aumentare la resilienza locale. Restano importanti connessioni, controllo e investimenti nella rete.
Sviluppo nei paesi a basso reddito
Molti paesi a basso reddito dispongono di buone risorse solari. Nuvolosità, stagioni e condizioni locali producono comunque differenze significative.
Fonte: Allegra Spender
Il calo dei costi offre alternative ai combustibili fossili e alla biomassa tradizionale. Finanziamenti, politiche e infrastrutture condizionano la diffusione.
Un’alimentazione affidabile può sostenere illuminazione, depurazione dell’acqua, refrigerazione, comunicazioni e attività produttive.
Minireti e impianti autonomi possono precedere le grandi reti in alcune aree. Non significa che tutti i paesi possano passare direttamente a sistemi interamente decentralizzati.
Il paragone con la diffusione della telefonia mobile è utile, ma elettricità e telecomunicazioni richiedono infrastrutture e capitali diversi.
Le possibilità di energia abbondante ed economica
Acqua, deserti e agricoltura
Costi energetici inferiori possono rendere più convenienti applicazioni oggi molto energivore. Per esempio, possono alimentare grandi impianti di dissalazione e migliorare l’approvvigionamento nelle regioni aride. I deserti occupano circa un terzo delle terre emerse, non della superficie terrestre complessiva. Restano da gestire salamoia, trasporto e altri impatti.
Estrazione e metalli
Energia meno costosa può migliorare l’economia dei giacimenti a basso tenore. Estrazione e separazione richiedono però anche acqua, reagenti, impianti e gestione ambientale. Non rende automaticamente litio, titanio o tungsteno economici e disponibili quanto acciaio e alluminio.
Fertilizzanti
L’ammoniaca per i fertilizzanti azotati viene spesso prodotta con idrogeno ricavato dal gas naturale. Elettricità e idrogeno a basse emissioni possono ridurre l’impatto, ma richiedono investimenti e processi adeguati.
Cattura del Carbonio
Il solare può ridurre le emissioni, ma non risolve da solo ogni problema climatico.
Le tecnologie di rimozione della CO₂ devono affrontare consumo energetico, costi e permanenza dello stoccaggio.
Investire nell’Energia Solare
Il solare può contribuire fortemente alla decarbonizzazione elettrica. I combustibili fossili conservano però un ruolo importante nell’elettricità e, ancora di più, nell’energia complessiva. I tassi di crescita variano nel tempo.
Le economie di scala contano, ma anche le imprese più grandi possono subire perdite per eccesso di offerta e calo dei prezzi. Le nuove tecnologie possono favorire nuovi concorrenti e mettere sotto pressione quelli esistenti.
Le nostre guide agli intermediari per investire nel settore sono disponibili su securities.io. Comprendono indicazioni per gli Stati Uniti, il Canada, l’Australia, il Regno Unito, e molti altri paesi.
Chi preferisce un’esposizione diversificata può valutare fondi come Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) oppure Global X China Clean Energy ETF (2809.HK). Composizione, stato e rischi vanno verificati: un fondo sull’energia pulita non equivale necessariamente a un fondo soltanto solare.
Si veda anche l’articolo «Dieci principali titoli del settore solare da considerare».
Aziende del settore solare
1. Daqo New Energy Corp.
DQ Grafico dei prezzi
Daqo New Energy è un produttore cinese di polisilicio, materia prima importante per le celle al silicio.
L’azienda ha ampliato fortemente la capacità dal 2019. Un confronto superiore a otto volte dipende dalle date e dall’inclusione di impianti completati o ancora pianificati.
Fonte: Daqo
I ricavi sono saliti da circa 680 milioni di dollari nel 2020 a 4,61 miliardi nel 2022, per poi scendere a 2,31 miliardi nel 2023. Il calo dei prezzi del polisilicio mostra la ciclicità del settore.
La comunicazione e il sito della società si rivolgono soprattutto a clienti industriali. Il loro aspetto non determina il valore dell’impresa o del titolo.
Multipli bassi degli utili o dei flussi di cassa richiedono cautela quando i profitti sono ciclici. La società è inoltre esposta alle controversie sulle accuse di lavoro forzato nello Xinjiang e ai rischi di restrizioni commerciali. Occorre distinguere accuse, provvedimenti delle autorità e risposte aziendali.
Rischi geopolitici e oscillazioni dei prezzi sono significativi. Una valutazione apparentemente bassa non garantisce rialzi o profitti futuri.
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
JKS Grafico dei prezzi
JinkoSolar è un grande produttore di moduli fotovoltaici con attività prevalentemente in Cina. Ha diversificato la produzione anche in Vietnam e Malaysia. All’epoca, negli Stati Uniti assemblava moduli, non celle. La diversificazione risponde a più obiettivi industriali e commerciali.
Fonte: Jinko Solar
Cina, Asia-Pacifico e mercati emergenti sono importanti sbocchi commerciali, ma questa presenza non elimina i rischi legati a dazi, regole commerciali e concorrenza.
Fonte: Jinko Solar
La società aveva annunciato oltre 230 GW di moduli consegnati cumulativamente. Nel primo trimestre 2024 le consegne di moduli sono state pari a 19,99 GW, in aumento del 53,3% su base annua. Non si tratta delle sole celle.
La società si presentava allora come leader del settore per consegne di moduli.
Le celle avanzate di tipo N di JinkoSolar raggiungevano, secondo i dati aziendali citati, circa il 25,8% di efficienza. Il valore della cella va distinto da quello del modulo completo. L’azienda offre anche moduli bifacciali.
Il tipo N rappresentava circa l’80% delle consegne di moduli nel primo trimestre 2024, non nell’intero 2023. L’obiettivo per fine anno era circa il 90%. Il progetto integrato da 56 GW prevedeva fasi successive: completare una fase non significa aver avviato l’intero impianto.
Gli obiettivi di capacità annua a fine 2024 erano circa 120 GW per i wafer, 110 GW per le celle e 130 GW per i moduli. Capacità annua e produzione cumulativa sono misure differenti.
Neo Green è stato presentato come prodotto utilizzando elettricità rinnovabile negli stabilimenti interessati. Non significa assenza di emissioni per tutte le materie prime, il trasporto e l’intero ciclo di vita.
L’espansione rifletteva le aspettative sulla tecnologia di tipo N e sui mercati esteri. Sovracapacità, prezzi e concorrenza restano rischi: la crescita del solare non garantisce la redditività di ogni produttore.
