Il futuro solare: fotovoltaico tra innovazione e riduzione dei costi

La storia del fotovoltaico inizia negli anni '50, quando le prime celle fotovoltaiche avevano un’efficienza di circa il 6 %. Questo significava che solo una piccola parte dell'energia solare che colpiva la cella veniva convertita in elettricità utilizzabile. Grazie ai continui progressi nella ricerca e nello sviluppo, l’efficienza delle celle è aumentata costantemente.

Il report di rinnovabili.it segnala che negli anni '90, l’efficienza delle celle fotovoltaiche commerciali è salita al 14 - 15 %, un miglioramento significativo che ha aperto il mercato all’energia solare. Nel XXI secolo, le celle hanno visto una nuova crescita esponenziale nell’efficienza: quelle attuali vantano un’efficienza compresa tra il 15 % e il 22 %, mentre quelle di alta gamma raggiungono il 24 %.

Questi miglioramenti sono dovuti a vari fattori, tra cui l'uso di nuovi materiali e design innovativi. Per esempio, le celle fv che nel 2010 si aggiravano su efficienze del 20,5 %, hanno raggiunto un’efficienza del 24,4 % nel 2022. Questo implica che è necessario un minor numero di pannelli per soddisfare le esigenze energetiche, con una conseguente riduzione dei costi di installazione e manutenzione.

Dal 2010 al 2022, il costo medio livellato dell'energia elettrica (LCOE) per gli impianti fotovoltaici su scala industriale è diminuito dell'89 %, passando da 0,445 USD/kWh a 0,049 USD/kWh. In pratica, il LCOE ci dice quanto costa (in termini di spesa di realizzazione) generare un kWh di elettricità.

Il costo del fotovoltaico si è quindi ridotto nel tempo e questa riduzione è stata possibile grazie a diversi fattori:

1. Innovazioni tecnologiche: l’introduzione di celle più efficienti e di migliori processi di produzione ha permesso di ridurre i costi di produzione dei pannelli fotovoltaici.
2. Aumento della produzione: la crescita della domanda di energia solare ha portato a un aumento della produzione, creando economie di scala che hanno ulteriormente ridotto i costi.
3. Incentivi governativi: all'inizio del decennio, vari governi hanno introdotto incentivi per sostenere lo sviluppo del fotovoltaico, contribuendo a ridurre i costi iniziali.
4. Miglioramenti nelle tecniche di installazione: nuove tecniche di installazione e componenti più efficienti hanno ridotto i costi di ingegneria, approvvigionamento e costruzione.

Possiamo individuare diversi motivi di questa diminuzione:

• Il costo dei moduli fv si è abbassato, contribuendo per il 45 % alla diminuzione del LCOE.
• Il 26 % della riduzione del LCOE è rappresentato dai costi di ingegneria, approvvigionamento e costruzione, insieme ad altri costi accessori che sono diminuiti nel tempo grazie al progresso tecnologico;
• Un ulteriore 19 % è determinato dagli inverter e dai sistemi di supporto e montaggio;
• Ancora, le più vantaggiose condizioni di finanziamento e la diminuzione dei costi di operazione e manutenzione (O&M) hanno giocato un ruolo cruciale.
• Infine, l’aumento del fattore di capacità medio globale ponderato, dovuto all’espansione dei mercati più soleggiati, ha anch’esso contribuito alla riduzione del LCOE.

Le cause appena analizzate hanno contribuito alla crescita esponenziale della capacità installata di energia solare fotovoltaica a livello globale. Nel 2022, la capacità cumulativa superava i 1046 GW, con la Cina che rappresentava quasi il 37 % dell’intera installazione solare fotovoltaica.

Cosa ci aspettiamo per il futuro? Beh, senz’altro stando ai dati presentati dal report, vediamo un futuro roseo:

• La stima è che la capacità globale installata di fotovoltaico possa triplicare entro il 2030, raggiungendo i 2841 GW, e possa aumentare di circa otto volte entro il 2050, arrivando a 8519 GW.
• La capofila continuerà a essere l’Asia con un’espansione importante per la Cina;
• Le aree del Nord America e dell’Europa cresceranno notevolmente entro il 2030: si prevede il raggiungimento dei 437 GW e di 291 GW rispettivamente per lo stesso periodo.
• Il mercato dovrebbe crescere e spostarsi progressivamente anche verso altre regioni del Mondo (Sud America e Africa).

Oltre agli incentivi, le innovazioni tecnologiche continuano a spingere il settore verso nuovi orizzonti. Tra le tecnologie emergenti, troviamo il fotovoltaico bifacciale, che sfrutta entrambe le superfici del pannello per catturare la luce solare e sta guadagnando popolarità.

Un altro sviluppo promettente è l'integrazione del fotovoltaico con altre tecnologie energetiche. Ad esempio, i sistemi di accumulo a batteria stanno diventando sempre più comuni, permettendo agli utenti di immagazzinare l'energia prodotta durante il giorno per utilizzarla durante la notte o in periodi di scarsa luminosità solare. Questo approccio migliora l'affidabilità e la flessibilità dell'energia solare, rendendola una scelta più praticabile per un numero maggiore di utenti.

Inoltre, l'uso di materiali avanzati come la perovskite ha il potenziale di rivoluzionare il mercato: le celle in perovskite sono più facili ed economiche da produrre rispetto a quelle in silicio, e offrono efficienze competitive. Sebbene ci siano ancora sfide da superare, come la stabilità a lungo termine, le ricerche in corso indicano che queste tecnologie potrebbero diventare una parte significativa del mercato solare nei prossimi anni.

Oltre ai benefici economici, il fotovoltaico offre significativi vantaggi ambientali e sociali. Riducendo la dipendenza dai combustibili fossili, l'energia solare contribuisce alla diminuzione delle emissioni di gas serra, aiutando a contrastare il cambiamento climatico. L'installazione di impianti fotovoltaici su larga scala può ridurre significativamente l'inquinamento atmosferico, migliorando la qualità dell'aria e la qualità di vita

Inoltre, il settore fotovoltaico è rilevante anche dal punto di vista occupazionale. Dalla produzione dei componenti fino all’installazione e alla manutenzione degli stessi, l’industria solare vede impiegate circa 3,8 milioni di persone globalmente, secondo i dati forniti dall'International Renewable Energy Agency (IRENA, 2020). E questo dato è destinato a crescere con l'espansione del mercato solare.

In conclusione, l'aumento dell'efficienza delle celle fotovoltaiche e la riduzione dei costi hanno reso il fotovoltaico una soluzione energetica altamente competitiva. Questi progressi hanno migliorato significativamente il rapporto costo-efficacia del fotovoltaico, rendendolo una delle tecnologie più promettenti nel mix energetico attuale.

Il futuro del fotovoltaico appare luminoso, con una crescita continua prevista nelle prossime decadi. Con il supporto di politiche governative favorevoli e l’ulteriore sviluppo tecnologico, l’energia solare fotovoltaica ha il potenziale per diventare una componente principale del sistema energetico globale, contribuendo in modo significativo alla riduzione delle emissioni di gas serra e alla lotta contro il cambiamento climatico. Anche dal punto di vista socioeconomico, il settore produce effetti positivi, si pensi all’indotto e all’occupazione registrata nel settore.

Mentre il mondo si dirige verso un futuro più sostenibile, il fotovoltaico gioca e continuerà a giocare un ruolo cruciale in questa transizione. Investire in questa tecnologia non solo rappresenta una scelta intelligente dal punto di vista economico, ma anche un passo indispensabile verso un pianeta più pulito e sano per le future generazioni.

• Il fotovoltaico è cresciuto notevolmente negli ultimi 12 anni e il settore è stato segnato da due tendenze evidenti: l'aumento dell'efficienza delle celle e una riduzione dei costi di accesso a questa tecnologia.
• Se pensiamo al perché l'abbattimento dei costi è stato possibile, vediamo che esistono diverse cause, come l'introduzione di innovazioni tecnologiche, l'aumento della produzione con conseguenti economie di scala, l'introduzione di incentivi e l'applicazione di nuove tecniche di installazione degli impianti. 
• L'innovazione evolverà sempre nel tempo e ci aspettiamo quindi novità su diversi fronti.
• L'impatto che genera il settore non è solo espresso in termini di efficienza energetica, ma si traduce anche in vantaggi ambientali e sociali (pensiamo ad esempio all'aumento dell'occupazione in generale).