Revamping e Repowering del solare fotovoltaico: sfide e opportunità

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Il solare fotovoltaico è ampiamente riconosciuto come una delle tecnologie più utilizzate nella generazione di energia rinnovabile, con oltre 1.000 GWp installati a livello globale in numerosi Paesi. Negli ultimi due decenni, lo sviluppo di questa tecnologia è progredito in modo diverso nelle varie regioni del mondo. Paesi come il Giappone, la Germania e gli Stati Uniti possono essere considerati pionieri in questo campo, avendo realizzato un numero significativo di impianti sperimentali e commerciali nei primi anni 2000. Nello stesso periodo, l'Europa ha registrato un'impennata della tecnologia solare fotovoltaica, favorita dagli incentivi, che ha portato Germania, Spagna e Italia a emergere come leader. Nel frattempo, la Cina è diventata il Paese leader in termini di installazioni. Professionisti esperti e aziende nate in questi Paesi hanno promosso competenze e rapidi progressi tecnologici che si sono diffusi nell'Europa dell'Est, nel Regno Unito, in America Latina, nell'Africa meridionale, nel Mediterraneo, nel Medio Oriente, in Australia e nella regione Asia-Pacifico.

Secondo i dati forniti dalle autorità locali, in Francia, Germania, Italia, Spagna e Regno Unito sono stati installati oltre 70 GWp di energia solare più di dieci anni fa, pari a quasi il 40% della capacità energetica totale di questi Paesi, con l'Italia in testa con il 60%. Situazioni simili si osservano anche in Paesi extraeuropei come Giappone, Stati Uniti e Cina, dove più di dieci anni fa sono stati installati circa 70 GWp di energia solare.

La vita utlie di una centrale elettrica utility scale è tipicamente stimata tra i 20 e i 30 anni, influenzata da fattori quali i difetti dei moduli fotovoltaici, il declino dell'efficienza e i progressi tecnologici. Tuttavia, le variazioni delle condizioni locali e della qualità dei prodotti possono incidere significativamente sulla durata effettiva di questi impianti. I recenti progressi nella qualità dei prodotti hanno reso meno comune l'insorgere di difetti nei moduli più recenti rispetto a quelli prodotti negli ultimi 10 anni.

Un altro aspetto cruciale da considerare è il significativo aumento dell'efficienza media dei moduli fotovoltaici in silicio cristallino, che è quasi doppia rispetto a quella raggiunta dalla tecnologia di 10 o 15 anni fa. Nel 2010, il modulo più comunemente disponibile sul mercato era un modulo da 60 celle in silicio policristallino con una potenza di picco compresa tra 220Wp e 240Wp. Oggi, moduli di dimensioni simili superano i 400Wp di potenza e, se l'installazione consente la sostituzione con moduli a 144 semicelle, la potenza può superare i 500Wp. Anche se questi moduli sono leggermente più grandi, sono più facilmente disponibili sul mercato.

In passato, i tipici impianti utility scale costruiti 10 o 15 anni fa avevano una potenza di picco totale compresa tra 1 e 5 megawatt, con rari casi che superavano i 10MWp. La dimensione del tipico impianto solare utility scalecostruito nelle aree temperate dell'emisfero settentrionale o meridionale era di circa 2 o 3 ettari per ogni megawatt di picco installato. Considerando l'attuale efficienza, la metà del terreno sarebbe sufficiente per installare la stessa potenza. L'estensione del terreno necessario per la costruzione di questi impianti è stata una delle principali preoccupazioni sollevate dai detrattori della produzione di energia solare, in quanto comporta un significativo utilizzo del suolo, soprattutto in aree specifiche più favorevoli all'installazione, che potrebbe portare alla concentrazione di cluster. In risposta a questa preoccupazione, le amministrazioni pubbliche hanno implementato misure e regolamenti per limitare la costruzione di nuovi impianti solari in queste aree.

In questo scenario, la tecnologia ha sviluppato soluzioni innovative per semplificare e accelerare il processo di repowering. L'aumento di potenza degli inverter di stringa, insieme all'integrazione di funzioni di monitoraggio e controllo, consente ora di sostituire senza problemi i vecchi quadri di campo in corrente continua. Ciò è particolarmente comune nei casi di inverter centralizzati con quadi di campo, dove ora è possibile raccogliere le 12 o 16 stringhe con un singolo inverter di stringa che gestisce fino a 24 stringhe. I vecchi cavi CC che vanno dai quadri di campo alle cabine che ospitano gli inverter centralizzati possono essere facilmente sostituiti con cavi tripolari in corrente alternata. In molti casi, i corrugati esistenti possono essere riutilizzati, riducendo al minimo la necessità di scavi. Inoltre, i vecchi cavi possono essere venduti come “rame sporco”, dato che il prezzo di questo materiale è raddoppiato negli ultimi 5 anni. All'interno delle cabine, gli inverter centralizzati e i quadri di parallelo CC vengono rimossi per far posto a nuovi quadri di parallelo CA. I trasformatori vengono sostituiti o ne vengono installati di nuovi per ospitare la potenza aggiuntiva, tenendo conto sia dei requisiti tecnici che delle restrizioni in materia di autorizzazioni.

È fondamentale sottolineare che il rinnovamento degli impianti solari, che comprende lo smaltimento e il riciclaggio dei vecchi moduli solari e di altri rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE), rappresenta sia una sfida che un'opportunità che deve essere gestita in modo efficace per massimizzare i benefici e prevenire gli impatti negativi. I moduli solari possono essere quasi interamente riciclati, offrendo vantaggi economici con le attuali tecnologie disponibili. Il telaio del modulo, realizzato in alluminio, insieme al vetro frontale temperato, può essere completamente riciclato. Inoltre, materiali come il silicio, il rame e metalli rari come l'indio o il gallio possono essere riciclati fino al 95% attraverso processi di fusione e chimici. Se è vero che il numero di impianti in grado di attuare questi processi è limitato e concentrato in determinati Paesi, l'aumento dei costi dell'energia e delle materie prime sta attirando investimenti privati, portando all'approvazione e alla costruzione di nuovi impianti di trattamento dedicati.

Queste opportunità presentano nuove possibilità per i prossimi anni. Lo sviluppo di impianti solari di grandi dimensioni, che superano i 100 MWp, sta diventando sempre più comune, rendendoli paragonabili ad altri tipi di centrali elettriche, come quelle termoelettriche, a ciclo combinato, le dighe idroelettriche o le piccole centrali nucleari. Tuttavia, gli ingenti investimenti richiesti limitano il numero di potenziali investitori e il processo di autorizzazione per questi impianti rimane lungo, spesso con l'opposizione degli stakeholder locali. Di conseguenza, molti investitori di medie dimensioni, fondi privati e produttori indipendenti di energia stanno rivolgendo la loro attenzione al repowering e al revamping degli impianti esistenti. Ciò consente loro di espandere la propria presenza sul mercato dell'energia con un investimento più sicuro e gestibile, garantendo entrate a breve termine. I progetti di repowering e revamping sono inoltre sostenuti da varie autorità pubbliche in diversi Paesi, che offrono processi di autorizzazione semplificati e incontrano meno resistenza da parte degli stakeholder locali. Inoltre, vale la pena notare che nella maggior parte dei casi, questi impianti potranno ancora beneficiare di tutti o parte degli incentivi originariamente concessi all'impianto e, in alcuni casi, potranno essere disponibili anche nuovi incentivi.

Vector Renewables, con la sua vasta esperienza nella maggior parte dei principali mercati dell’energia solare, sta monitorando da vicino la progressione di questo fenomeno. Ha già stabilito una forte presenza in Paesi come l'Italia, la Spagna e il Giappone, dove il tema del revamping completo viene discusso e applicato estensivamente negli ultimi due anni. Inoltre, Vector Renewables è ben attrezzata per fornire la sua solida esperienza nell'identificazione delle opportunità più promettenti sia nei mercati attivi che in quelli emergenti del repowering. Ciò include l'assistenza nel processo decisionale tecnico, l'analisi dei quadri normativi, dei permessi e degli schemi di incentivazione, nonché il coordinamento degli aspetti ingegneristici di soluzioni di revamping complete.