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Come cresce il fotovoltaico

Di Terenzio Longobardi – dal sito di ASPO-Italia

Sul sito del GSE è apparsa la notizia che gli impianti fotovoltaici in Italia a seguito del Conto energia (vecchia più nuova versione) hanno superato i 500 MW di potenza installata. Ad un anno dalla mia prima analisi del Conto Energia la situazione è nettamente migliorata con un ritmo di crescita delle installazioni molto promettente.
Cerchiamo ora di valutare questi risultati partendo dai dati disponibili, nella prima pagina dello stesso sito, sul contatore aggiornato in tempo reale, delle installazioni di impianti fotovoltaici, suddivise tra quelle realizzate con il nuovo e il vecchio Conto Energia.
Il vecchio Conto Energia fu approvato con il decreto del 28 luglio 2005 e ha trovato applicazione in tre trimestri, i due finali del 2005 e il primo del 2006, per un periodo complessivo di vigenza di circa 9 mesi. Il nuovo Conto Energia è stato approvato con il decreto del 19 febbraio 2007 e quindi ha un periodo di vigenza di circa 28 mesi.
Vediamo i risultati. Con il vecchio Conto Energia sono, fino all’ 8 Luglio, entrati in esercizio 5.667 impianti fotovoltaici per una potenza complessiva di 159,379 MW (a fronte di 387 MW ammessi all’incentivazione), con il nuovo Conto Energia sono entrati in esercizio 36.255 impianti fotovoltaici per una potenza complessiva di 373,797 MW. Il vecchio regime ha ottenuto quindi, una potenza media di 28,12 kW contro i 10,31 kW del nuovo regime. L’obiettivo indicato dal nuovo Conto Energia di 3000 MW di potenza installata al 2016 appare difficilmente raggiungibile, in quanto occorrerebbero circa 20 anni al ritmo attuale di installazione. Anche se considerassimo la tendenza in corso a una maggiore velocità di crescita delle installazioni, che però negli ultimi mesi si è attenuata, probabilmente a causa del crollo delle quotazioni petrolifere e della crisi economica in corso (vedi il grafico dell’IEA sul crollo degli investimenti globali), il raggiungimento dell’obiettivo rimane comunque problematico, anche perché, come risulta dal comunicato del GSE, gli impianti di piccola taglia, inferiori ai 20 kW, sono la gran maggioranza (circa 37.000) mentre al momento sono entrate in esercizio solo 8 centrali fotovoltaiche di potenza superiore ad 1 MW.
Sembrerebbero quindi confermate le conclusioni del mio articolo “Confronto tra vecchio e nuovo decreto di incentivazione del fotovoltaico” che individuava nella scarsa incentivazione degli impianti di potenza più elevata uno dei limiti del nuovo Conto Energia.
Ma quanta energia producono i circa 530 MW totali installati fino ad oggi? Ipotizzando un tempo equivalente di funzionamento medio in Italia di 1300 ore, otteniamo circa 0,69 TWh all’anno cioè lo 0,19% dell’intero Consumo Interno Lordo italiano (357 TWh nel 2008). Una quantità per ora irrisoria.
In prospettiva, per arrivare a produrre ad esempio il 10% del Consumo Interno Lordo italiano con il fotovoltaico occorrerebbero circa 180 anni al ritmo annuale di installazioni del nuovo Conto Energia e comunque tempi superiori al secolo anche considerando una crescita più sostenuta delle installazioni. Concludendo, nessuno dei due sistemi di incentivazione in conto energia (l’attuale meno del primo) è stato in grado di far crescere in maniera significativa la potenza fotovoltaica installata e, soprattutto, di abbattere i costi, uno dei principali ostacoli alla diffusione di questa tecnologia.
Sarebbe a mio parere necessario, a tal fine, stabilire un nuovo regime incentivante che favorisca l’installazione di grandi impianti dell’ordine di decine di MW, gli unici in grado di accrescere rapidamente la potenza installata. E, soprattutto, promuovere anche con forti incentivi economici la sperimentazione di grandi impianti fotovoltaici collegati a sistemi di accumulo dell’energia elettrica prodotta (idrogeno, aria compressa, accumulo elettrochimico ecc.) per ovviare al principale fattore limitante di fonti rinnovabili come il sole e il vento, descritto molto bene in questo articolo di Domenico Coiante, cioè la compatibilità di una produzione energetica intermittente con la rete di trasmissione dell’energia elettrica.

Italia: che strano paese del sole

mappa-solare-fotovoltaico-italia

Vi passo senza commenti una parte dell’articolo di Stefano Eleuteri apparso sul numero di Giugno della rivista “Photon International”. Eleuteri descrive l’importante convegno “Solarexpo” di Verona, dove l’industria italiana e internazionale si sono riunite per discutere le prospettive del fotovoltaico italiano.

“Già l’anno scorso i rappresentanti del governo Berlusconi erano mancati all’appuntamento con Solarexpo, un appuntamento che oramai è fra i principali per il settore fotovoltaico europeo. Dodici mesi fa, la scusa addotta era stata quella che, a pochi giorni dalla vittoria nelle elezioni anticipate, l’esecutivo fosse ancora impegnato con la costituzione del Gabinetto di Governo e la distribuzione delle competenze fra i ministeri.

Anche quest’anno, quindi, il padrone di casa, Luca Zingale, direttore scientifico dell’organizzazione Expoenergie Srl, ha dovuto leggere i messaggi dei politici invitati. La responsabile del dicastero dell’Ambiente, Stefania Prestigiacomo, si è scusata senza addurre motivi ed ha promesso sin da subito la sua partecipazione all’edizione del prossimo anno. Il collega allo sviluppo economico, Claudo Scajola, ha indicato altri impellenti impegni e, nel suo messaggio di saluto, ha sottolinaeto che il governo Berlusconi ritenga le rinnovabili importanti al pari del nucleare; un’affermazione che ha provocato un po’ di sconcerto fra il pubblico, diviso fra chi non riteneva idoneo il paragone e chi si chiedeva quanto potesse essere serio a fronte di un’industria atomica latente, pur se fortemente appoggiata dal governo. Nel messaggio, Scajola ha anche dichiarato che, sebbene le rinnovabili avessero perso favore,, Berlusconi stava cercando di riconvincere la popolazione della loro importanza (*)

Tuttavia, entrambi i ministeri sono stati rappresentati a livello dirigenziale  da Corrado Clini <..> e Luciano Barra <..>.. Né l’uno né l’altro hanno portato tuttavia novità di sorta.

Trovate l’articolo completo a http://www.photon-online.it/photon/PIT_2009_06.pdf

* L’ultima frase c’è nella versione in Inglese di Photon International, ma non in quella in Italiano su internet

Sacchetti “ecologici”: la risposta della Novamont

Ricevo dal dr. Francesco degli Innocenti, della Novamont, una serie di considerazioni sul mio articolo sui sacchetti “biodegradabili”. Sulla base di questi nuovi dati, sono più che contento di poter rettificare alcune mie considerazioni. Va detto che avevo scritto chiaramente che il mio articolo non era diretto contro la Novamont, che mi era parsa fornire informazioni sempre corrette, ma piuttosto contro un uso assai ‘allegro’ dei termini come “ecologico” e “biodegradabile”, per esempio, ma non solo, sui sacchetti del supermercato. Non avevo nessun dubbio, come ho scritto, che il MaterBi fosse stato testato in modo corretto e completo dalla Novamont.

Qui, il Dr. Degli Innocenti mi dice che, in effetti, i sacchetti in MaterBi sono stati testati per la biodegradabilità e non solo per la compostabilità; cosa che non era chiara dai dati disponibili sul sito. Ovviamente, quasi qualunque polimero organico è biodegradabile su tempi lunghi. Il problema è il tempo necessario. Anche il polietilene è biodegradabile al 100% se si aspetta un tempo sufficientemente lungo. Quindi, scrivere sui sacchetti “biodegradabile al 100%” se non del tutto scorretto, è quantomeno fuorviante.

Mi dice anche Degli Innocenti che in alcuni mesi, i sacchetti compostano anche nelle compostiere domestiche; cosa che sembra essere confermata da alcuni commenti che avevo ricevuto dai lettori. Mi conferma che il MaterBi non è completamente a base di materiali biologici, ma mi dice anche che stanno lavorando a eliminarli completamente.

In sostanza, sembra che ci sia più che altro un problema di informazione corretta nei riguardi del consumatore che si trova davanti a termini e sigle che non sono spiegate in nessun posto. Capisco che non tutti si interessano dei dettagli di queste cose, ma se uno volesse approfondirle si trova poi davanti a una totale mancanza di informazione su cosa si intende per “biodegradabile”; qual’è la differenza con “compostabile”; il significato dei vari test, eccetera. Il MaterBi è un materiale molto interessante; è il risultato di molto lavoro e molto studio e può rappresentare un miglioramento notevole nella gestione dei rifiuti domestici. Però va usato correttamente e per questo ci vuole un’informazione corretta.

Quindi, ringrazio il dr. Degli Innocenti per questo suo messaggio che spero possa fare chiarezza sulle reali caratteristiche del polimero MaterBi. Vi passo i suoi commenti. Dice che si iscriverà al blog ed è pronto a rispondere a domande e commenti che i lettori gli vorranno fare.

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Gent.mo Professore,

torno ai discorsi fatti ieri al telefono, entrando nel merito di alcune sua affermazioni.

Uso del termine “sacchi ecologici”

Non credo che sia corretto parlare dei sacchi biodegradabili e compostabili come “sacchi ecologici”. Non mi pare che Novamont lo faccia mai. E’ un’espressione vaga e fuorviante. Ossia non vuol dire niente ma allude a molto.

I sacchi sono biodegradabili e compostabili, secondo uno standard internazionale.

“Biodegradabile al 100%, affermazione probabilmente falsa.”

Il termine “biodegradabile” non vuol dire anch’esso niente, perché anche il polietilene è biodegradabile, solo se si ha la sufficiente pazienza di allestire prove di biodegradazione lunghe e, magari, se è possibile usare del polietilene marcato con 14C per aumentare la sensibilità.

A livello accademico questo è stato fatto, specie da A.C. Albertson, una ricercatrice svedese, negli anni ’90. Risultato: il tasso di biodegradazione è dell’1% annuo…

Quindi,  evidentemente, si tratta di una biodegradazione del tutto inutile. Infatti, per poter sfruttare la biodegradabilità per scopi pratici, questa deve avere tassi comparabili ai tassi di produzione dei rifiuti. Ossia, tanti rifiuti si producono, tanto velocemente l’opzione di trattamento prescelta (in questo caso la biodegradazione) deve operare. Altrimenti si ha un accumulo.

Quindi la biodegradazione deve essere veloce per avere un valore sociale, altrimenti è puro esercizio accademico.

A livello europeo lo standard di riferimento che indica le caratteristiche che deve avere un imballaggio per poter essere definito come biodegradabile e  compostabile è l’EN 13432.  A tal proposito, ricordo che il sacchetto per asporto merci è considerato imballaggio, secondo la normativa europea.

Tra le caratteristiche indicate c’è anche la biodegradazione che, come giustamente dice lei, è misurata con il metodo di laboratorio descritto nello standard ISO 14855 (attenzione la ISO 14855 è solo un metodo, non è una “specification”.  I limiti sono indicati nella EN 13432).

Secondo la EN 13432 la biodegradabilità da raggiungere è del 90% in sei mesi. Si misura mediante la determinazione dell’evoluzione del carbonio organico, che poi viene rapportato al valore teorico raggiungibile in caso di totale conversione.

Quindi 90% vuol dire che il 90% del carbonio si è mineralizzato, ossia si è convertito in CO2. Il restante 10% è biomassa più un eventuale errore della misurazione.

Tutti i materiali Mater-Bi sono certificati, ossia sono stati testati da un laboratorio terzo, accreditato, ed i risultati validati da un ente di certificazione terzo.

In genere i nostri materiali sono certificati da Vinçotte (marchio”OK Compost”) e/o da DINCertco (Marchio: “seedling”). Si sta ora affermando in Italia il marchio CIC, rilasciato dal Consorzio Italiano Compostatori.

Tutti questi marchi sono rilasciati ai prodotti conformi allo standard EN 13432.

Quindi, i materiali certificati sono biodegradabili nelle condizioni e nei termini indicati dallo standard EN 13432.

Tutto questo per dirle che il termine “biodegradabile al 100%” è vero, perché utilizzato per indicare che il materiale è totalmente biodegradabile, ossia totalmente convertibile in CO2 .

“adatto per la raccolta dell’umido”. Affermazione probabilmente false.

I sacchi biodegradabili per la raccolta differenziata del rifiuto umido sono usati da molti anni sia in Italia, che in Europa.  E’ la maggiore applicazione delle plastiche biodegradabili e compostabili. Le posso fare avere numerosissimi studi, fatti da operatori del settore che testimoniano riguardo alla utilità dei sacchetti compostabili, non appena il collega che si occupa di waste management torna da una trasferta. Quindi la affermazione è vera e può essere circostanziata.

Il Mater-Bi non è sostenibile

Il poliestere usato nel Mater-Bi non è polietilentereftalato, ma un prodotto di policondensazione basato su monomeri derivati da oli vegetali. Il poliestere non è ancora totalmente rinnovabile, perché alcuni monomeri indispensabili alla sua produzione non possono ancora essere prodotti da Novamont a partire da fonte rinnovabile. La Novamont è impegnata nello sviluppo ulteriore della sua bioraffineria in Italia che potrà dare le alternative “bio” nei prossimi anni. In ogni caso, già oggi la sostenibilità ambientale del prodotto è elevata. Studi di Life Cycle Assessment (LCA) hanno dimostrato che l’impatto ambientale del Mater-Bi è migliorativo rispetto a quello del polimero di riferimento, il polietilene. Tuttavia al di là del semplice confronto tra prodotti, il vero “significato” del materiale Mater-Bi si rileva nel momento in cui è possibile “far valere” e sfruttare pienamente la biodegradabilità e le conseguenze di questa caratteristica in una logica di sistema e non solo di prodotto nel contesto della raccolta differenziata. Infatti, laddove il prodotto diventa “strumento” di raccolta differenziata, ossia rende possibile, oppure facilita, il riciclaggio, ebbene in quel caso la sostenibilità del sistema nel suo complesso risulta evidente. Quando parlo di riciclaggio mi riferisco al riciclaggio organico ossia al compostaggio e alla digestione anaerobica seguita da compostaggio. A questo proposito le allego uno studio in cui si evidenzia come la biodegradabilità di stoviglie monouso migliora le performance ambientali del sistema complessivo, permettendo di passare da uno smaltimento convenzionale al riciclaggio organico. L’analisi evidenzia come il salto da smaltimento (ossia discarica e incenerimento), a riciclaggio (ossia compostaggio) permette un miglioramento della sostenibilità complessiva.

Compostaggio industriale e compostaggio domestico

Lo scopo dichiarato dello standard EN 13432 è la compostabilità in impianti di compostaggio industriale. Quindi i materiali conformi alla EN 13432,  posseggono caratteristiche di biodegradabilità e disintegrabilità adeguate per un impianto industriale, ma non necessariamente sono compostabili anche in un impianto domestico.

La compostabilità domestica si differenzia dalla compostabilità industriale per due principali ragioni: 1) le temperature raggiunte dal cumulo dei rifiuti nella compostiera domestica sono solitamente poco più alte della temperatura ambiente; nel compostaggio industriale le temperature raggiungono i 50°C – con picchi di 60-70°C – per alcuni mesi); 2) le compostiere domestiche non sono generalmente controllate e le relative condizioni possono non essere sempre ottimali (gli impianti di compostaggio industriale, invece, sono gestiti da personale qualificato e mantenuti in condizioni ottimali di lavorazione).

Non abbiamo esperienza riguardo al comportamento del Mater-bi nel tipo di compostatore che lei cita nell’articolo. Lo stiamo per ordinare per conoscerne le proprietà e le potenzialità.  Le prove da noi fatte di home composting sono state fatte nei compostatori da “giardino”, dove il materiale permane per mesi. In quelle condizioni i gradi Mater-Bi certificati come “home compostable”, in quanto biodegradano a temperatura ambiente, sono in effetti spariti. Si trattava però di un periodo di mesi e non di una settimana. Conto di ritornare su questo punto non appena abbiamo fatto una sperimentazione con queste compostiere elettriche.

Detto questo, la raccolta differenziata dell’umido si basa sul conferimento del rifiuto ad impianti industriali dove il Mater-Bi è ben accettato, si composta senza problemi, e non crea quindi problematiche.

Cordiali saluti,

Francesco Degli Innocenti

Eppure, le cose cambiano: le rinnovabili crescono più di tutte le altre forme di energia

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Di Ugo Bardi

Nonostante la rapida crescita delle rinnovabili negli ultimi anni, fino ad oggi c’era un problema: con tutta la buona volontà, crescevano meno rapidamente delle fonti convenzionali. Non c’era troppo da stupirsi di questo fatto, con la Cina che metteva in funzione una nuova centrale a carbone ogni mese, o giù di li’.

Come conseguenza, se andavate a prendere le proiezioni dell’IEA (International Energy Agency) e dei loro accoliti, vedevate che le rinnovabili non avrebbero mai dovuto avere un impatto significativo sul panorama energetico mondiale. Era un altro tassello che reggeva la diffusa opinione che “le rinnovabili non riusciranno mai a sostituire i fossili”.

Bene, si sa che le proiezioni dell’IEA sono sempre sbagliate – nonostante i loro bei grafici colorati e il fatto che ti fanno pagare per averle. Per forza devono essere sbagliate dato che si basano sull’idea che tutto quello che succedere continuerà a succedere per sempre. Niente deve cambiare nei secoli dei secoli (amen).

Infatti, le cose sono cambiate. Le risorse fossili non sono infinite e le estrapolazioni lineari sono destinate a fallire. Con l’arrivo del picco del petrolio tutta l’economia basata sui fossili (ovvero quasi tutta) ha preso una brutta battuta di arresto. Le rinnovabili ne hanno risentito anche loro, ma molto meno dato che non dipendono direttamente da risorse finite. Le rinnovabili continuano a crescere in un economia che, al contrario, è in contrazione.

Il risultato? Che nel 2008, per la prima volta la crescita delle rinnovabili ha superato quella delle fonti fossili sia in Europa che negli Stati Uniti. E’ un altro cambiamento epocale del 2008 – un anno memorabile per tante ragioni, incluso quella di essere stato, probabilmente, l’anno del picco mondiale del petrolio.

I dati li possiamo leggere nel rapporto di REN21, un’agenzia che si occupa delle energie rinnovabili. E sono dati molto incoraggianti. Di tutte le varie fonti rinnovabili, il fotovoltaico è quello che cresce più rapidamente (addirittura il 70% in più nel 2008, rispetto al 2007). Ma anche il vento cresce bene (+29% nel 2008) e, in generale, tutti i dati sono incoraggianti.

Certo, da noi ancora c’è chi non si è accorto di tante cose (ed è memorabile la recente battuta di Lilly Gruber “ma allora il fotovoltaico non funziona di notte?”) e c’è chi ancora si perde in piccole battaglie (nomen, omen) contro le rinnovabili. Ma una nuova era sta arrivando – prima o poi se ne accorgeranno tutti.



http://www.ens-newswire.com/ens/may2009/2009-05-13-01.asp

Growth of Renewables Transforms Global Energy Picture

PARIS, France, May 13, 2009 (ENS) – In 2008 for the first time, more
renewable energy than conventional power capacity was added in both
the European Union and United States, showing a “fundamental
transition” of the world’s energy markets towards renewable energy,
finds a report released today by REN21, a global renewable energy
policy network based in Paris.

Global power capacity from new renewable energy sources in 2008 was
up 16 percent over the world’s 2007 capacity from new renewable
sources, the REN21 Renewables Global Status Report shows.

“This fourth edition of REN21’s renewable energy report comes in the
midst of an historic and global economic crisis,” says Mohamed
El-Ashry, chairman of REN21.

“Although the future is unclear, there is much in the report for
optimism,” said El-Ashry, an Egyptian national who from 1991 to 2003
served as the first CEO of the Global Environment Facility, which
provides grants to developing countries for environmental projects.

Today, at least 73 countries have renewable energy policy targets, up
from 66 at the end of 2007. At least 64 countries now have some type
of policy to promote renewable power generation.

Companies are devoting an increasing amount of capital to renewables.
By August 2008, at least 160 publicly traded renewable energy
companies worldwide had a market capitalization greater than $100
million, the report shows.

Globally in 2008, solar heating capacity increased by 15 percent,
while biodiesel and ethanol production both increased by 34 percent.

China’s total wind power capacity doubled in 2008 for the fifth year
running, and developing countries, particularly China and India, are
increasingly playing major roles in both the manufacture and
installation of renewable energy, the report shows.

“The recent growth of the sector has surpassed all predictions, even
those made by the industry itself,” says El-Ashry. He attributed much
of this growth to more favorable policies amidst increasing concerns
about climate change and energy security.

In 2008, renewable energy resisted the credit crunch more
successfully than many other sectors for much of the year and new
investment reached $120 billion, up 16 percent over 2007. However, by
the end of the year, the impact of the crisis was beginning to show.

In his remarks accompanying release of the REN21 report, El-Ashry
stressed that “now is not the time to relax policies that support a
global, expanding renewable energy sector.”

“By maintaining and expanding these policies, governments, industry
and society will reap substantial economic and environmental rewards
when the economic rebound requires energy markets to meet rapidly
increasing demand,” he advised.

The report notes that in response to the financial crisis, several
governments have directed economic stimulus funding towards the new
green jobs the renewable energy sector can provide, including the
U.S. package that will invest $150 billion over 10 years in renewable
energy.

Global wind power capacity grew by 29 percent in 2008 to reach 121
gigawatts, or more than double the capacity in place at the end of
2005.

Grid-connected solar photovoltaic power continued to be the fastest
growing power generation technology, with a 70 percent increase in
existing capacity to reach 13 gigawatts.

Spain became the solar photovoltaic market leader, with 2.6 gigawatts
of new grid-tied installations. The concentrating solar power
industry saw many new entrants and new manufacturing facilities in
2008.

Solar hot water in Germany set record growth in 2008, with over
200,000 systems installed.

India emerged in 2008 as a major producer of solar photovoltaics,
with new policies leading to $18 billion in new manufacturing
investment plans or proposals.

Geothermal power capacity surpassed 10 gigawatts in 2008, led by the
United States. Direct geothermal energy delivered by ground source
heat pumps is now used in at least 76 countries.

Among the many new renewable energy targets set in 2008, Australia
targeted 45 terawatt-hours of electricity by 2020.

Brazil’s energy plan sought to slightly increase through 2030 its
existing share of primary energy from renewable energy (46 percent in
2007), and its electricity share (87 percent in 2007).

India increased its target to 14 gigawatts of new renewables capacity by 2012.

Japan set new targets for 14 gigawatts of solar photovoltaic capacity
by 2020 and 53 gigawatts by 2030.

The EU formally adopted its target to reach a 20 percent share of
renewable energy in final consumption by 2020, setting also
country-specific targets for all member states.

Feed-in tariffs were adopted at the national level in at least five
countries for the first time in 2008 and early 2009, including Kenya,
the Philippines, Poland, South Africa, and Ukraine.

The report also shows that several hundred cities and local
governments around the world are planning or implementing renewable
energy policies and planning frameworks linked to carbon dioxide
emissions reduction.

Copyright Environment News Service (ENS) 2009. All rights reserved.

La strada del sole

di Ugo Bardi
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L’autore con il “sonnenbahnindikator”, un semplice strumento che misura le ombreggiature stagionali per calcolare la resa di un pannello fotovoltaico.

Tempo fa, ho fatto venire a casa mia un rappresentante di una delle più grandi ditte di installazioni di impianti fotovoltaici in Italia; o almeno che così si definiscono nei loro depliant. Gli ho fatto vedere il mio giardino e il punto dove avevo pensato che forse si poteva installare un estensione dell’impianto che ho già sul tetto. Ho domandato al buon uomo se pensava che fosse un luogo adatto oppure se le ombreggiature erano eccessive. Lui mi ha guardato con aspetto bovino e mi ha detto: “mah? veramente non saprei proprio”

Devo dire che mi sono leggermente alterato a questa risposta. Ho risposto in modo non completamente urbano che mi aspettavo che il rappresentante di una ditta che installa in tutta Italia non mi avrebbe dovuto rispondere semplicemente “boh?” ma, piuttosto, qualcosa come “Le mando qualcuno che farà delle misure e poi le dirà dove e se vale la pena installare un impianto”. Al che, il brav’uomo mi ha detto che si, mi avrebbe subito mandato qualcuno che avrebbe fatto le misure del caso. Questo è avvenuto ormai svariati mesi fa e – ovviamente – non si è visto nessuno.

Questa piccola storia illustra il discreto livello di pressappochismo che c’è tuttora in Italia per quanto riguarda il fotovoltaico. Non ne faccio una critica generalizzata, anzi, conosco tanti installatori competenti e coscenziosi. Tuttavia, il mercato del fotovoltaico in Italia per ora si è sviluppato su numeri talmente piccoli che per la maggior parte degli installatori è stato più facile selezionare locazioni del tutto prive di ombreggiature piuttosto che impegnarsi nell’impresa di acquisire una competenza sulla misura e il calcolo dell’effetto delle ombreggiature. La situazione è molto diversa in Germania e nei paesi nordici. Una ragione è che con lo sviluppo delle installazioni si comincia a dover considerare anche siti non perfettamente soleggiati. Un’altra è che in paesi dove il sole è più basso, l’ombreggiatura è un problema molto più difficile: molto al nord, in Inghilterra o in Irlanda, i pannelli si installano addirittura verticali ed evitare completamente le ombreggiature può essere molto difficile.

Quindi, esistono sistemi di misura delle ombre anche molto sofisticati e costosi (qualche migliaio di euro). C’è stato un articolo recente su “Photon internazional” che ne ha preso in esame un buon numero. Ci sono sistemi fotografici accoppiati con dei software specifici che vi calcolano automaticamente per un certo sito quanto si perde per le ombreggiature nell’arco di un anno. Certamente, per una ditta che installa su larga scala ci si aspetterebbe che uno di questi arnesi sia un buon affare, ma non fatemi continuare con le polemiche. Nel mio caso, personale ccomunque, non valeva la pena di spendere migliaia di euro per verificare la fattibilità di un singolo impianto. Al limite, uno si potrebbe fare le misure da se con un teodolite o qualche arnese artigianale. In pratica, ho scelto un compromesso con l’acquisto per meno di 40 euro di uno strumento a basso costo: il sonnenbahnindikator (che, credo, si dovrebbe tradurre dal tedesco come “indicatore della strada del sole”). Lo vedete qui in fotografia:

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L’aggeggio è molto semplice: consiste in un cannocchialino, una bussola, e uno schermo trasparente dove ci sono le traiettorie del sole per varie latitudini. La bussola serve anche da livella per tenere l’arnese al giusto angolo mentre uno fa le misure. Mentre uno guarda con il cannocchiale, con un pennarello indelebile segna sullo schermo gli ostacoli che vede. Ecco il risultato di una di queste misure:

Tenendo conto che Firenze – dove abito – ha una latitudine di 44 gradi, vedete da questa misura che questo punto particolare ha delle ombreggiature non trascurabili. Da questi dati dovrebbe essere possibile calcolare approssimativamente la resa di un pannello fotovoltaico messo esattamente in quel punto. Non ho ancora trovato il modo di farlo, forse qualcuno dei lettori ha dei suggerimenti?

Comunque, questa misura ti da perlomeno un’idea della situazione. Inoltre, inerpicandomi perigliosamente su uno scaleo sono riuscito a localizzare un’area nel giardino dove le ombreggiature sono quasi inesistenti. Li’ potrei installare un piccolo impianto – diciamo 1.5 kW – montato su un pergolato.

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Qui, mi scontro con un altro problema: il fatto che gli installatori – di solito – sono poco interessati a impianti piccoli e “particolari.” E’ facile installare su tetti piani o falde orientate a sud, per cui si dedicano a quelle. Ne conse

gne che non è facile trovare qualcuno che si prenda questa bega a un prezzo ragionevole. Anche su queste cose, siamo ancora piuttosto lontani da aver acquisito la competenza necessaria. Comunque, via via che il fotovoltaico si diffonde, dovremo cominciare a pensare ad installare anche su siti meno che perfetti.

Le rinnovabili fuori dalla scatola

di Ugo Bardi

outoftheboxQuando mi invitano a parlare a qualche convegno, ormai so molto bene come evolverà la discussione. Dopo che si è parlato a sufficienza di esaurimento delle risorse, si va a parare sempre sulla stessa domanda: possono le rinnovabili sostituire i fossili? Qui, la discussione spesso si biforca in due filoni principali che si basano entrambi sulla stessa assunzione, ovvero che no, non è possibile; le rinnovabili non potranno mai sostituire i fossili. C’è chi dice che bisogna risparmiare, decrescere, vivere in campagna, eccetera, e chi invece dice che bisogna passare al nucleare, oppure scavare più in fondo, oppure affidarsi al carbone o a qualche altra robaccia.

All’ultimo convegno dove sono stato, c’è stata un’ora buona di batti e ribatti sulla dispacciabilità dell’energia, sulla densità energetica delle rinnovabili, sul fatto che quando è buio il fotovoltaico non produce e che quando non c’è vento l’eolico non funziona. A un certo punto mi volevo mettere a urlare: ma, diavolo, cominciate a pensare fuori dalla scatola! Se vi mettete dentro la scatola dei fossili, troverete che le rinnovabili dentro non ci stanno perfettamente. Se volete che le rinnovabili sostituiscano in tutto e per tutto i fossili e agli stessi costi, allora vi siete costruiti da voi la risposta: non è possibile (incidentalmente, non è possibile nemmeno con il nucleare).

E’ tutto un mondo che abbiamo costruito e che si è formato sulla base della disponibilità di sorgenti di energia compatte e facilmente trasportabili. Senza il petrolio, non ci saremmo mai nemmeno immaginati le distese di casettine che popolano le periferie delle nostre città. Non ci immagineremmo che una famiglia media consideri un diritto acquisito mettersi in macchina e andare in vacanza a un migliaio di chilometri di distanza. Senza il gas naturale e il carbone, non ci immagineremmo che uno possa pretendere di attaccare la spina e avere energia elettrica in qualsiasi momento, sempre allo stesso prezzo; non ci verrebbe in mente che i produttori considerino una cosa del tutto naturale “seguire la domanda”; ovvero sovradimensionare le loro centrali per poter fornire energia in qualsiasi momento secondo la richiesta, per poi tenerle spente quando la richiesta è bassa.  In compenso, ci sembra ovvio che per avere energia dobbiamo accettare di inquinare l’atmosfera, di surriscaldare il pianeta, di vivere in città che sembrano camere a gas, di dover importare le risorse dalle quali ormai dipendiamo in modo vitale da paesi lontani e non particolarmente amichevoli nei nostri riguardi.

Ma che razza di scatola ci saremmo costruiti, invece, se non ci fosse stato il petrolio e gli altri fossili? Possiamo immaginarci come si sarebbe evoluta la civiltà umana se questo pianeta non fosse stato soggetto alle leggi della geologia che hanno creato petrolio e carbone, oppure se – saggiamente – avessimo deciso fin dall’inizio di non utilizzarli?

Prima che il carbone cominciasse ad avere importanza come sorgente di energia, a partire dalla seconda metà del secolo diciassettesimo, già in Europa si cominciava ad utilizzare su larga scala l’energia eolica e idroelettrica in forma di mulini a vento e ad acqua. Gradualmente, queste fonti furono soppiantate dalle nuove tecnologie basate sui fossili; tuttavia in Italia si usavano ancora i mulini ad acqua cinquant’anni fa e i mulini a vento per estrarre acqua dai pozzi sono ancora in uso in certe regioni del Nord Africa. Che ci siano voluti quasi due secoli per soppiantarli completamente indica che erano sorgenti non prive di una loro validità economica, già con le tecnologie relativamente primitive dei primi tempi. All’inizio del a ventesimo secolo, si sviluppavano addirittura prototipi di impianti solari a concentrazione accoppiati a turbine a vapore per la produzione di energia elettrica.

Ora, ammettiamo che la transizione dall’energia rinnovabile a quella fossile non sia mai avvenuta. Dove saremmo adesso? Beh, se le “vecchie rinnovabili” non hanno tenuto il passo con il carbone e il petrolio, vuol dire che avevano una resa meno buona; anche se non necessariamente cattiva. Perciò, non avremmo passato quella tumultuosa fase di sviluppo economico che fu resa possibile prima dal carbone e poi dal petrolio. Lo sviluppo sarebbe stato molto più lento e graduale – senza le tremende convulsioni che abbiamo visto nella storia, la rivoluzione francese, per esempio, che, molto probabilemnte, erano correlate a lotte per il controllo delle sorgenti di combustibili fossili. Tuttavia, in termini quantitativi, una diffusione capillare dei mulini a vento e idraulici, magari accoppiati a sistemi solari a concentrazione, avrebbe potuto generare quantità di energia elettrica per niente trascurabili.

E non ci sarebbe stata ragione di limitarsi ai mulini con le pale di legno e tela del tempo di Don Chisciotte. Se ci avessimo messo sopra lo sforzo di ricerca e sviluppo che abbiamo dedicato alle applicazioni del petrolio e dei fossili, possiamo pensare che le torri eoliche ad alta efficienza avrebbero potuto essere sviluppate già cento anni fa e anche di più. E poi, perché non pensare all’eolico ad alta quota già nell’800? Gli aquiloni sono noti da millenni e con dei robusti cavi di seta niente vietava di sviluppare un kitegen già allora. E, infine, la strada verso l’energia fotovoltaica sarebbe stata possibile già a partire dagli anni 1930, quando la meccanica quantistica era stata sviluppata e il principio delle giunzioni di semiconduttori era stato compreso.

Dal punto di delle applicazioni tecnologiche, non avremmo mai sviluppato cose come i motori a vapore o i motori a combustione interna. D’altra parte, avremmo avuto più difficoltà a sviluppare mezzi di trasporto a lungo raggio. Le ferrovie non sarebbero mai esistite senza carbone, se non per il trasporto locale. Lo stesso sarebbe stato il caso per automobili e autostrade (che non sarebbero state possibili senza bitume che viene dal petrolio). Ci mancherebbero certe cose che a noi sembrano ovvie: materie plastiche, per esempio – dovremmo usare di più il legno e altri materiali naturali.

Ma i motori elettrici avrebbero potuto svilupparsi bene per la disponibilità di energia elettrica creata dai mulini: avremmo potuto sviluppare più o meno tutte le tecnologie di cui disponiamo oggi – incluso l’elettronica, i microprocessori, le fibre ottiche, computer e tante altre cose. Nessuna di queste cose dipende dai combustibili fossili: hanno solo bisogno di elettricità. Per cui, questo mondo ipotetico avrebbe internet, radio e tv, ma la mobilità individuale sarebbe più ridotta e si baserebbe su veicoli pubblici o privati elettrici a corto raggio. Non sarebbe pratico vivere nelle periferie di oggi; vivremmo in città ad alta densità abitativa, probabilmente l’ascensore sarebbe uno dei mezzi di trasporto più comuni e più importanti. Non avremmo aerei passeggeri o da trasporto; probabilmente avremmo dirigibili elettrici fotovoltaici. Avremmo navi a vela, o forse navi elettriche fotovoltaiche. In vacanza, non potremmo andare troppo lontano ma le nostre città sarebbero più vivibili di quelle di oggi e non sentiremmo la mancanza della settimana a Sharm El Sheik. Il mondo sarebbe regionalizzato e non globalizzato. Non è detto che ci sarebbero meno guerre ma quelle che ci fossero sarebbero più locali e regionali e non utilizzerebbero carri armati e bombardieri (ma dirigibili da bombardamento, forse si). Qualcuno avrebbe anche potuto inventare la bomba atomica; ma forse sarebbe stata un’impresa troppo costosa e poco pratica da portare su un dirigibile.

Sarebbe un mondo molto diverso dal dal punto di vista della disponibilità quotidiana dell’energia. Oggi, siamo abituati al fatto che abbiamo energia a disposizione quando vogliamo e quanta ne vogliamo. Invece, in un mondo che si è evoluto sulla base della disponibilità di energia rinnovabile, l’energia elettrica sarebbe – perlomeno in parte – una merce stagionale: l’energia solare sarebbe più cara in inverno che in estate, ma l’inverso sarebbe vero per l’energia idroelettrica. A seconda della disponibilità, ci potremmo aspettare di pagare l’energia a prezzi diversi a seconda dell’ora del giorno e della stagione. Nessuno resterebbe necessariamente al buio e al freddo: l’energia si potrebbe stoccare in varie forme (idroelettrica o come idrogeno). Ma lo stoccaggio costa caro e chi volesse utilizzare energia immagazzinata dovrebbe rassegnarsi a pagarla di più – oppure a risparmiare.

Quindi, un mondo basato soltanto sull’energia rinnovabile è perfettamente possibile ed è anche un mondo attraente per tante ragioni: più pulito  e più tranquillo del nostro. Però, è una “scatola” completamente diversa da quella che contiene oggi i combustibili fossili. E’ possibile passare da una scatola all’altra e costruire una civiltà basata sulle rinnovabili? Perchè no? Basta pensare fuori dalla scatola.

Viva l’abbondanza!

di Ugo Bardi

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In un futuro non troppo remoto, l’energia rinnovabile potrebbe arrivare come una cascata inarrestabile: abbondante e a basso costo.

 

Sull’ultimo numero di Photon international (febbraio 2009), potete leggere un articolo di Cristopher Podewils sullo sviluppo del fotovoltaico in Germania.  Secondo Podewils, per il 2012, in Germania ci potrebbero essere più di 50 GW di potenza fotovoltaica installati, ai quali vanno aggiunti circa 30 GW di potenza eolica. Se a queste prospettive aggiungiamo i miglioramenti tecnologici in atto, per esempio l’arrivo sul mercato dell’eolico di alta quota, allora è una vera inondazione di energia che ci arriva addosso.

Podewils vede come perfettamente possibile un totale di 100 GW di potenza massima rinnovabile installata entro pochi anni, da confrontare con il massimo di assorbimento della rete in Germania  che, per esempio, è stato sempre ben sotto gli 80 GW nel Giugno del 2009.

Arrivare a saturare la domanda di elettricità con le rinnovabili può apparire strano a chi è abituato a vederle come energie “deboli”, che generano soltanto una frazione di marginale dell’offerta. Eppure, è una conseguenza logica dello sforzo che il governo tedesco ha fatto nel promuovere l’energia rinnovabili. Come risultato, la crescita dell’energia rinnovabile in Germania è esponenziale. Si parte già da 5.5 GW di potenza totale del fotovoltaico misurata nel 2008, quindi se la tendenza continua con una tendenza al raddoppio in meno di due anni, bastano pochi anni per arrivare a diverse decine di GW sufficienti per saturare il mercato.

Ci sono svariati motivi per cui la tendenza al raddoppio potrebbe non continuare in Germania. La crisi economica potrebbe rallentarla. Oppure, una coalizione della lobby del carbone e/o del nucleare potrebbe contrastarla per non vedersi buttar fuori completamente dal mercato. Tuttavia, è difficile pensare di arrestare completamente la tendenza e, se le cose non cambiano drasticamente, la Germania potrebbe trovarsi a essere il primo paese ad avere un eccesso di energia rinnovabile disponibile, perlomeno in certi momenti. Già oggi, ci sono dei momenti di basso consumo della rete in cui tutta la produzione viene fatta con le rinnovabili e si possono spegnere sia le centrali a carbone che quelle nucleari. Nel futuro, questi momenti di abbondanza saranno sempre più frequenti e ci sarà da domandarsi di cosa fare di tutto il ben di Dio che arriva gratis dalle centrali rinnovabili.

Ammettiamo allora che la tendenza continui e che entro qualche anno la Germania sia inondata di energia rinnovabili. Le conseguenze sono molto interessanti. La prima è che – finalmente – la gente smetterà di ripetere che  “le rinnovabili non potranno mai, ecc, ecc… (ma, in Italia, sicuramente continueranno). La seconda, è che certi tipi di produzione inquinanti e pericolosi, – il carbone per esempio – potranno essere tranquillamente mandati in pensione. Certo, la rete elettrica dovrà adattarsi alla disponibilità di energia abbondante e a buon mercato – ma variabile nel tempo. Questo è un problema risolvibile. In primo luogo, si favoriscono impianti a rapida accensione/spegnimento, come le turbine a gas. Poi, se abbiamo dei momenti in cui il valore dell’energia sul mercato è zero o quasi, questo favorisce gli impianti di storage che possono acquistare l’energia (anzi, averla gratis) e poi rivenderla quando ce n’è bisogno. Anche se l’efficienza di un impianto di storage è bassa, non importa se l’energia costa poco (anzi, niente).

In termini più generali, per chi produce a livello locale, per esempio con un impianto fotovoltaico sul tetto, in certi momenti non varrà più la pena di rivendere l’energia alla rete – che te la pagherebbe zero. Si tratta invece di cominciare a pensare ad autoconsumarla.

Questo autoconsumo dell’energia in eccesso potrebbe prendere varie forme. Nell’ambito domestico, potrebbe essere:

1. Far marciare gli elettrodomestici

2. Caricare le batterie dei veicoli elettrici.

3. Scaldare l’acqua degli scaldabagni o per il riscaldamento domestico.

4. Generare ghiaccio per raffreddare gli ambienti.

5. Far rifornimento di acqua potabile per osmosi inversa o condensandola dall’atmosfera.

Tutte queste cose sono costose oggi, alcune al punto di essere inpensabili. Ma, nel futuro le prospettive potrebbero cambiare. Per esempio, la casa potrebbe non aver più bisogno di acqua corrente dall’acquedotto. Potrebbe semplicemente condensarla dall’atmosfera o generarla per purificazione dalle acque grige domestiche.

E’ possibile tutto questo? Certamente si, perlomeno se potremo mantenere la crescita esponenziale in corso dell’energia fotovoltaica e eolica. Questo richiede un intervento politico ma, grazie a questo intervento, l’indipendenza energetica sta cominciando a diventare non più solo una chimera, ma una realtà.

Ovvero, è una realtà in Germania. E in Italia? Beh…….

RAMSES avanza!

di Ugo Bardi

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Il veicolo agricolo elettrico “RAMSES”, fotografato in Polonia.

Continua lo sviluppo del progetto “RAMSES”, sistema ad energia rinnovabile che si basa sulla sinergia di un impianto fotovoltaico e un veicolo elettrico per l’agricoltura. Nella foto qui sopra, vedete il veicolo RAMSES che avanza nella neve in Polonia, dove il centro di ricerca IBMER, in collaborazione con l’azienda Krukowiak, sta mettendo a punto il veicolo e aggiungendo accessori per l’agricoltura. Nella foto qui in basso, vedete uno di questi accessori, un irroratore, connesso al veicolo per mezzo di una presa di forza meccanica.

ramsesspruzzatore

Il progetto RAMSES è in corso con il supporto della Commissione Europea nell’ambito del VI programma quadro ed è coordinato da Toufic El Asmar, dell’Università di Firenze. Il responsabile del task “veicolo” del progetto è Ugo Bardi, sempre dell’università di Firenze. Il veicolo stesso è stato progettato da Paolo Pasquini e costruito dalla ditta OELLE di Salerno. Partecipano al progetto altre ditte e istituti di ricerca europei e dei paesi mediterranei. Terminata la prima fase di collaudo, il veicolo RAMSES sarà trasferito in Libano, dove verrà accoppiato con l’impianto fotovoltaico già realizzato.

Ulteriori dati sul veicolo RAMSES si trovano a questo link

Confronto tra fotovoltaico e biomassa sulla fattibilità energetica su larga scala

di Giulio De Simon (gdesimon@units.it)
biomass

Introduzione

Biomassa e fotovoltaico possono essere considerati due forme di sfruttamento dell’energia solare. Di conseguenza, si tratta di due metodi concorrenti sull’impiego della superficie esposta al sole. In questo ambito ci si chiede quale delle due tecnologie sia più vantaggiosa nella produzione di energia elettrica, se confrontate riguardo alla fattibilità su larga scala. La base comune dell’analisi sarà il m2 di terreno impiegato e si calcolerà la quantità di energia elettrica ricavabile con le tecnologie a disposizione. I conti che verranno mostrati serviranno solamente per capire l’ordine di grandezza della sfruttabilità delle risorse in ottica globale, e non una dettagliata analisi di fattibilità.

I dati di partenza

I dati di partenza sono stati ricavati da fonti istituzionali o articoli di riviste specializzate. Di seguito quelli comuni a tutti e due i casi studiati (rif. [1], [2], [3]).

Dati di ingresso generali
superficie suolo italiano                                  301000   km2
consumi elettrici Italia nel 2005                       309816   GWh/anno
insolazione media a Roma                              1516   kWh/(m2 anno)
superficie italiana coltivata                              43,8  %

Caso biomassa

Di seguito sono elencati i dati di partenza con cui sono stati eseguiti i calcoli (rif. [4], [5], [6])

Dati di ingresso biomassa
produttività colture energetiche                               12,5   tonnellate/(ha anno) secco
contenuto in ceneri                                               2   % su secco
potere calorifico superiore (PCS)                                20   MJ/kg secco netto ceneri
rendimento elettrico impianto (su PCS)                           30   %
perdite per coltivazione e trasporto                             10   %

Si consideri di impiegare il terreno con biomasse specializzate per massimizzare la produzione di energia. Si tratta quindi di utilizzare colture energetiche dedicate a breve rotazione, come possono essere ad esempio Salix, Populus, Alnus, Eucalyptus o Miscanthus (rif. [4]). Benché esista una gran varietà di biomasse molto diverse tra loro dal punto di vista chimico, il potere calorifico superiore, se riferito all’unità di massa essiccata e al netto delle ceneri, risulta comunque molto omogeneo e pari a 20 MJ/kg± 15% (rif. [5]).

Il dato di rendimento dell’impianto per la produzione elettrica può essere realistico per taglie di grossa potenza. I costi di trasporto però impediscono l’impiego delle biomasse in impianti di tale dimensione, poiché significherebbe dover sostenere lunghi percorsi dai punti di raccolta a quelli di utilizzo. Si consideri quindi il 30% come un valore ottimistico. Le perdite per coltivazione e trasporto riguardano tutti i consumi energetici nella catena di produzione: lavorazione del terreno, semina, fertilizzazione, pesticidi, raccolta e trasporto all’impianto. In letteratura (rif. [6]) sono stati trovati valori nell’intervallo 3,8-33%, variabile a seconda del tipo di coltura. In questa sede si è selezionato un valore intermedio del 10%. Nella tabella seguente sono riportati i risultati ottenuti da semplici calcoli direttamente dai dati.
Risultati biomassa
produttività PCS colture energetiche lorde                       6,81  kWh/(m2 anno)
produttività PCS colture energetiche netto perdite             6,13  kWh/(m2 anno)
produttività elettrica                                                    1,84  kWh/(m2 anno)
rendimento sole->PCS                                                  0,40  %
rendimento sole->elettricità                                          0,12  %
sup. necessaria per soddisfare domanda italiana             168607    km2
quota della superficie italiana richiesta                          56  %
quota della superficie coltivata richiesta                         128  %

Da notare subito i bassi rendimenti ottenibili già nel passaggio di conversione dall’energia solare al potere calorifico superiore (PCS) della biomassa. Dagli altri dati mostrati si può notare che, nell’ipotesi di voler soddisfare tutta la domanda di energia elettrica italiana, l’attuale superficie coltivata non sarebbe sufficiente.
C’è da tener presente inoltre che gli impianti termoelettrici alimentati a biomassa possono lavorare in cogenerazione, in modo tale che l’energia non convertita in elettricità possa essere sfruttata per soddisfare utenze termiche. Questo recupero però non riuscirebbe a migliorare la fattibilità energetica, visto che il passaggio limitante dell’intero processo si trova nella conversione da energia solare a energia chimica della biomassa.
Caso fotovoltaico

Di seguito sono elencati i dati di partenza usati nei calcoli.
Dati di ingresso fotovolatico
produttività annua impianto nuovo nel centro Italia                                      160   kWh/(m2 anno)
massimo decadimento annuo produttività garantito dai produttori di pannelli  0,8  %/anno
durata impianto minima                                                                            30  anni
punto di ritorno energetico pannelli                                                             4  anni

Il decadimento annuo della produttività è quello garantito dai produttori (es. rif. [8]). Si tratta di valori cautelativi perché la durata dell’impianto è molto alta e, trattandosi di tecnologia relativamente giovane, non ci sono molti dati a disposizione sul comportamento a fine vita. Gli impianti che hanno raggiunto durate superiori ai 25 anni hanno comunque dimostrato decadimenti ben inferiori (meno del 4% in 20 anni, rif. [12]). Si è ipotizzato inoltre un decadimento lineare tra inizio e fine vita. Il punto di ritorno energetico rappresenta il numero di anni necessario per recuperare tutta l’energia spesa per la produzione dei componenti dell’impianto. Anche questo è un dato cautelativo valido per le tecnologie consolidate: miglioramenti del rendimento di cella, riduzione degli spessori di cella e miglioramenti nel processo produttivo sono già in corso, e tale valore è stato ridotto sensibilmente.
Di seguito i risultati della trattazione.
Risultati fotovoltaico
produttività media nella vita utile                         140,8 kWh/(m2 anno)
produzione totale nella vita utile                           4224 kWh/m2
consumo per produzione impianto                          630 kWh/m2
produzione totale netta nella vita utile                    3594 kWh/m2
produttività annua netta                                        119,8 kWh/(m2 anno)
rendimento sole->elettricità diretta                         7,9 %
sup. necessaria per soddisfare domanda italiana       2586 km2
quota superficie italiana richiesta                            0,86 %

Come si può facilmente notare, la superficie necessaria risulta enormemente ridotta rispetto a quella calcolata per le biomasse. C’è da tener presente che nella comparazione non si è tenuto conto del fatto che l’energia delle biomasse è una forma accumulata e quindi disponibile in tempi diversi da quella della produzione, mentre quella del fotovoltaico è a flusso e necessita di essere consumata contemporaneamente alla produzione. A breve termine si può sfruttare l’integrazione con altre fonti di energia elettrica (es. termoelettrico) che riescono a coprire i periodi di non corrispondenza tra domanda e offerta dell’elettricità da fotovoltaico. Sta di fatto che nell’ottica di impiego di massa bisogna tener conto che sono necessari impianti di accumulo e deaccumulo con relative perdite nel processo complessivo. Sempre allo scopo di valutare gli ordini di grandezza, nella tabella seguente sono stati rieseguiti i calcoli, nell’ipotesi estrema di accumulare e poi deaccumulare il 100% dell’energia prodotta dal fotovoltaico con gli impianti di pompaggio idroelettrici (80% di rendimento di pompaggio nel bacino, 80% di rendimento di conversione in turbina, rif. [11]). Nella realtà, anche se si producesse tutta l’elettricità con il fotovoltaico, solo una quota dell’energia prodotta necessiterebbe di accumulo e deaccumulo. Di seguito sono mostrati i dati di ingresso e i risultati dei
calcoli.
Risultati fotovoltaico con accumulo/deaccumulo
energia lorda accumulata/deaccumulata                            119,8 kWh/(m2 anno)
produzione annua con accumulo/deacumulo                      76,7 kWh/(m2 anno)
rendimento sole->elettricità con accumulo/deaccumulo       5,1 %
sup. necessaria per soddisfare domanda italiana                4041 km2
quota della superficie italiana                                          1,34 %

Pur trattandosi di un caso limite con conseguente sensibile riduzione di rendimento, la superficie necessaria risulta ancora accettabile rispetto al totale del suolo nazionale.

Considerazioni energetiche finali

Nel confronto tra fotovoltaico e biomassa si ottengono i seguenti dati di produttività:

fotovoltaico      119,8 kWh/(m2 anno)
biomassa          1,84 kWh/(m2 anno)

Risulta quindi che il fotovoltaico è superiore alla biomassa di un fattore 65. Tenendo conto che la biomassa ha il vantaggio di essere una forma accumulata, il caso limite in cui tutta l’energia prodotta dal fotovoltaico debba essere prima accumulata e poi deaccumulata, la produttività si ridurrebbe a 76,7 kWh/(m2 anno) ed il fattore si ridurrebbe a 42, ancora comunque enormemente alto La spiegazione di questo consistente divario si trova analizzando i passaggi dei due processi.

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Nel caso del fotovoltaico si ha un unico passaggio, mentre nel caso della biomassa si hanno diversi passaggi il cui limitante è il primo. Questo, legato alla fotosintesi, è un processo molto inefficiente: nel caso analizzato il 99,6% dell’energia proveniente dal sole viene persa nella prima conversione, permettendo al solo 0,4% di trasformarsi in potere calorifico della biomassa. Ciò porta alla conclusione che, mentre il fotovoltaico parte con un netto vantaggio ed esistono ancora margini di miglioramento (soprattutto riguardo all’ammortamento energetico), la biomassa risulta un metodo di conversione inefficiente e i margini di miglioramento saranno pochi, visto che il passaggio limitante è la fotosintesi. Per questo motivo la biomassa non potrà essere considerata una fonte sostitutiva dei combustibili fossili, visto che già le ottimizzate colture energetiche richiedono superfici enormi. Restano comunque ancora gli impieghi di nicchia delle biomasse di scarto da altre produzioni agricole o industriali, soprattutto quando si tratta di materiale il cui smaltimento rappresenti un costo sia energetico che economico. Analogamente, gli stessi discorsi si applicano anche alla produzione di combustibili da biomassa per autotrazione (biocombustibili), visto che anche questa applicazione dipende dalla fotosintesi.
Considerazioni ambientali

Gli impatti ambientali del fotovoltaico restano confinati al processo produttivo (non analizzato in questa sede, ma comunque da approfondire). Una volta installato, esso possiede tutti i vantaggi che si può desiderare da un impianto che lo rende installabile in qualunque luogo. I vantaggi principali sono:
●    massima silenziosità
●    nessuna emissione gassosa, liquida o solida, né inquinante, né tossica
●    nessuna parte in movimento
●    unico pericolo per le persone è la presenza di corrente elettrica
●   affidabilità
●   impiego di superfici già utilizzate (tetti degli edifici)

Nel caso dell’impiego energetico delle biomasse si hanno gli stessi problemi legati ai classici
impianti industriali:
●   rumorosità
●   emissioni atmosferiche di particolato, NOx, SOx, ecc.
●   produzione di ceneri da smaltire
●   produzione di acqua da trattare nel caso di pulizia umida dei fumi
●   diverse parti in movimento e presenza di combustione (pericolo per gli operatori)
●   si aggiungono tutti gli impatti legati alla coltivazione agricola (movimentazione macchine
agricole per lavorazione e trasporto, fertilizzazione, diserbo, pesticidi, …)
●   impatto ambientale legato all’utilizzo di terreno (impoverimento del terreno per
l’asportazione di sostanza organica e conseguente contributo alla desertificazione)

Considerazioni economiche e gestionali

Le considerazioni economiche e gestionali richiedono una trattazione approfondita a parte. Segue quindi solo un’analisi qualitativa generale. Per quanto riguarda l’impiego del terreno, si è già accennato al fatto che il fotovoltaico viene installato su superfici comunque perse e inutilizzate che sono i tetti degli edifici. Nel caso della biomassa, invece, si entra in concorrenza con i terreni dedicati all’agricoltura che hanno comunque un gran pregio, poiché soddisfano la richiesta alimentare. Una diffusione su larga scala delle colture energetiche non farebbe altro che aumentare il costo dei terreni agricoli, limitare la produzione alimentare e quindi aumentarne il costo.

Per quanto riguarda i costi di gestione e manutenzione, per il fotovoltaico, come si è accennato, essi sono quasi inesistenti per l’estrema costanza, affidabilità e non necessità di operatori per il suo funzionamento; nel caso degli impianti a biomassa si hanno i soliti costi di gestione e manutenzione e i rischi legati agli impianti industriali classici. Il fotovoltaico rimane ancora fortemente penalizzato se vengono considerati i costi in capitale investito. Esistono comunque diversi studi e ricerche che mirano a ridurre la quantità di silicio necessario per metro quadrato di pannello e ci sono ancora margini di riduzione. Il costo di investimento e la difficoltà di accumulo dell’energia prodotta sono gli unici difetti degli impianti fotovoltaici. Su questi bisogna  concentrarsi per consentire una diffusione su larga scala di questa tecnologia.

Riferimenti

[1] http://www.terna.it/ita/statistiche/datistatistici05.asp
[2] http://erg7118.casaccia.enea.it/Pagine/TabelleRadiazione.htm
[3] http://www.minambiente.it/st/Ministero.aspx?doc=pubblico/tutela/chm/ita/agricola/agricola.xml
[4] http://www.ieabioenergy.com/LibItem.aspx?id=179
[5] P. Quaak, H. Knocf, H. Stassen, Energy from biomass, World bank technical paper No. 422
(1999)
[6] “Energy analysis of biomass production and transportation”, Biomass and bioenergy, Vol. 11,
No. 4, pp 305-318 (1996)
[7] http://www.enea.it/com/web/pubblicazioni/Op22.pdf
[8] http://www.kyocerasolar.de/prod.html
[9] http://www.enea.it/com/web/pubblicazioni/opuscoli.html
[10] http://www.seia.org/mythsandfacts.php
[11] http://www.ilsolea360gradi.it/2003/dicembre2003.htm
[12] Performance of old PV modules, (http://www.elforsk.se/publish/show_report.phtml?id=712)

L’articolo è stato pubblicato originariamente su www.aspoitalia.net, Febbraio 2007