Fotovoltaico e obiettivi UE: a che punto siamo in Italia e in Europa
Nell’ambito della neutralità climatica da raggiungere entro il 2050 in Europa, il FV dimostra, anno dopo anno, un ruolo predominante. Nel nostro focus, incentrato su Fotovoltaico e obiettivi UE, forniamo una panoramica sull’incremento della nuova capacità fotovoltaica installata a livello nazionale e globale evidenziando, in particolare, il contributo italiano su innovazione, sostenibilità e riciclo. La decarbonizzazione entro il 2050 è l’obiettivo primario fissato dal Green Deal Europeo, dal pacchetto Fit for 55 e dal piano RePowerEU. Tale obiettivo è centrale per il futuro socio-economico dell’Europa.
Insieme alla straordinaria crescita della capacità globale installata negli ultimi anni, lo sviluppo di nuove tecnologie punta al costante miglioramento dell’efficienza dei pannelli fotovoltaici. A partire dal 2000, l’efficienza dei moduli è raddoppiata, mentre dal 2011 i prezzi dei pannelli si sono ridotti del 95% circa livellando notevolmente il costo dell’energia.
Tra le diverse rinnovabili, il Fotovoltaico rappresenta una fonte di energia chiave per ridurre le emissioni di carbonio fino ad azzerarle. Nei prossimi anni, il progressivo sviluppo e diffusione di tecnologie FV risulterà essenziale per raggiungere tanto gli obiettivi UE quanto i vari piani green a livello mondiale.
D’altro canto, l’incremento esponenziale dell’installazione di nuovi impianti fotovoltaici si tradurrà in milioni di tonnellate di rifiuti entro il 2030-2050 da gestire e riciclare al meglio. Il Fotovoltaico è un settore destinato a diventare sempre più circolare.
Fotovoltaico e obiettivi UE: i numeri del FV 2024 nazionale e mondiale
Nel 2022, la capacità fotovoltaica globale installata ha superato 1 TW.
Dalla recente proiezione elaborata dal think tank Ember emergono dati importanti. Nei primi sette mesi del 2024, sono stati installati nel mondo 292 GW di nuova capacità solare.
Sulla base dei dati raccolti, si prevede per l’intero anno 2024 una crescita della nuova capacità fotovoltaica globale di circa 600 GW (593 GW, per l’esattezza), ovvero +29% rispetto al 2023. Ricordiamo che il fotovoltaico mondiale è cresciuto dell’87% (447 GW) nell’intero anno 2023 contro i +239 GW del 2022. Al 1° gennaio di quest’anno, risultava una capacità installata cumulativa di FV di circa 1.6 TW nel mondo.
L’analisi del think tank Ember sull’incremento mensile della capacità solare mondiale riguarda 15 Paesi che, nel complesso, rappresentano l’80% delle nuove installazioni 2023. Quest’anno, 11 di questi 15 Paesi hanno installato più pannelli fotovoltaici nello stesso periodo (i primi 7 mesi) del 2023.
In particolare, sono 5 i Paesi che si collocano sopra la media globale registrando il maggior incremento: Portogallo (+ 2,29 volte), Turchia (+ 2,07), India (+ 1,77), USA (+ 1,55) e Italia (+ 1,41).
Cina, Gran Bretagna, Brasile, Argentina, Germania e Corea del Sud registrano un incremento minore rispetto al 2023, mentre Australia, Polonia, Taiwan e Sudafrica frenano. In particolare, la Cina va verso un incremento di 334 GW (vale a dire il 56% del totale globale).
In Europa, l’Italia risulta il terzo mercato per il solare, uno dei Paesi europei più dinamici del 2024. Nei primi 7 mesi di quest’anno, le installazioni del FV sono cresciute del 41% rispetto allo stesso periodo del 2023 recuperando terreno su Gran Bretagna e Germania.
Fotovoltaico e obiettivi UE: economia circolare nella gestione dei rifiuti
Gli obiettivi UE presentano una duplice sfida: la decarbonizzazione entro il 2050 e la massima efficienza nella gestione del riciclo dei pannelli fotovoltaici.
Attualmente, l’efficienza di riciclo arriva al 96% ma si punta ad un ulteriore miglioramento. Considerando l’utilizzo del fotovoltaico su larga scala nel prossimo futuro, il settore FV è destinato a diventare totalmente circolare. Per agevolare il mercato del riciclo, ad esempio, è importante progettare i moduli in modo tale da renderli più facili da riparare, smontare, ristrutturare e riciclare. Succede già con i pannelli fotovoltaici al silicio: il 25% di questi pannelli risulta più facile da riparare e può avere una seconda vita.
Dal 2012, le normative WEEE regolamentano il sistema di raccolta e riciclo dei pannelli che, di regola, devono essere consegnati a specifiche strutture di raccolta e riciclati. Naturalmente, il processo di riciclo è fondamentale anche da un punto di vista sostenibile. Vengono recuperati materiali che altrimenti dovrebbero essere estratti.
Si stima che, nel mondo, i rifiuti derivanti da pannelli FV potrebbero fornire entro il 2030 tra 1,7 milioni a 8 milioni di tonnellate di materie prime (vetro, Ag, Si, Cu, Al). Entro il 2050, addirittura, il quantitativo potrebbe salire fino a 78 milioni di tonnellate.
Per favorire l’economia circolare, si potrebbero utilizzare metriche di sostenibilità standardizzate come LCA (Life Cycle Assessment) che consentono di individuare criticità ottimizzando il profilo ecologico delle tecnologie. In termini di tecnologie emergenti, questo si tradurrebbe in un design del prodotto in grado di progettare fin dall’inizio una catena del valore, nel pieno rispetto dell’economia circolare.
Impianti fotovoltaici sempre più efficienti: silicio cristallino e tecnologie emergenti
La quasi totalità degli impianti fotovoltaici installati nell’ultimo ventennio (96%) è realizzato in silicio cristallino, una tecnologia che non ha rivali in termini di efficienza dei pannelli (22-24%), vita media (25-30 anni) e bassi costi. Il picco di efficienza tecnica raggiunto dalle celle in silicio è del 29%.
Anche le tecnologie basate su celle solari a film sottile in CuInGaSe2 e CdTe sono efficienti (rispettivamente, 23-22% in laboratorio). Questa tecnologia copre soltanto il 4% del mercato e presenta alcune criticità: divario di efficienza tra laboratorio e produzione (17-18% dei moduli commerciali), costi più elevati, produzione limitata, utilizzo di elementi rari come Ga, Te e In ritenuti materiali critici dall’UE. Un’alternativa, per ovviare a questo problema, è data dalle celle solari a film sottili emergenti, basati su materiali facilmente reperibili in natura (kesteriti come CZTS, CZTSe e CZTSSe) e decisamente promettenti in termini di proprietà ed efficienza.
Ultimamente, ad attirare l’attenzione della comunità scientifica troviamo le celle solari basate su PSC (perovskite) per diversi motivi: valori di efficienza (laboratorio) simili a quelli del silicio, bassi costi di produzione e la possibilità di costruire dispositivi da una fase liquida a temperatura ambiente. Tuttavia, le tecnologie basate sulla perovskite presentano criticità di stabilità, scalabilità e contenuto di piombo che preoccupa in termini di sicurezza e ambiente. Gruppi di ricercatori stanno attualmente lavorando per migliorare la stabilità di questa tecnologia, impedire la dispersione di piombo nell’ambiente e proteggere le celle solari dal degrado indotto da agenti esterni. E’ importante anche pensare a processi di riciclo a fine vita sicuri ed efficienti.
Per favorire la diffusione su larga scala del FV riducendo ulteriormente i costi, si punta allo sviluppo di celle solari scalabili più performanti e affidabili almeno quanto i prodotti in silicio.
Si pensa di aumentare l’efficienza accoppiando più materiali in una cella solare tandem che utilizzi la luce in modo efficiente (ad esempio, PSC e silicio). Si potrebbe raggiungere un’efficienza del 45%. Nel 2023, di fatto, è stato raggiunto un livello di efficienza del 34% (certificato da NREL).
