Fotovoltaico Stato dell'arte e prospettive al 2020 dal punto di vista del mercato

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1 University of Trieste Fotovoltaico Stato dell'arte e prospettive al 2020 dal punto di vista del mercato ALESSANDRO MASSI PAVAN UNIVERSITA DI TRIESTE Q.CELLS ITALIA

2 SOMMARIO - INTRODUZIONE - NUCLEARE - TECNOLOGIA - STORIA - STATO DELL ARTE - ANALISI ECONOMICHE CONTO ENERGIA - SCENARI FUTURI - ABBATTIMENTO DEI COSTI - GRIP PARITY

4 RISORSA INFINITA! FONTE: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), Energie-Daten 2000

5 PERCHE IL SOLE? Fonte primaria infinita, diffusa e gratuita Bassi costi di esercizio Affidabilità e durata Facile e veloce da installare Tecnologia modulare Assenza di emissioni chimiche/acustiche Integrazione edilizia Accettato dall opinione pubblica

6 PERCHE IL SOLE? Fonte di lavoro distribuita e non specializzata Scelta e controllo La produzione di energia elettrica da fonte solare e in grado di coprire alcuni dei picchi della domanda Generazione distribuita

7 NON E VERO! L industria del fotovoltaico rappresenta un mercato di nicchia La tecnologia fotovoltaica costa troppo Un modulo fotovoltaico non può produrre più energia di quella necessaria alla sua realizzazione La tecnologia non ha più margini di ricerca e sviluppo L energia prodotta non potrà mai coprire una frazione importante del fabbisogno mondiale L industria del fotovoltaico è inquinante

8 FONTI PRIMARIE

10 SENZA NUCLEARE E ADESSO?! FONTE: BP, GSE Il fabbisogno di energia primaria Italiano e pari a MTep Il consumo di energia elettrica e pari a TWh che equivale a 26.58MTep (15%) La Francia con il nucleare copre il 76.7% del suo fabbisogno elettrico Per coprire lo stesso fabbisogno in Italia dovremo produrre 244TWh. Servirebbero cioe 30 centrali da 1 GWe copriremmo l 11,5% del nostro fabbisogno di energia primaria

11 SENZA NUCLEARE E ADESSO!? Ad aprile 2011 la potenza installata e stata pari a 5GW p di FV; l obiettivo al 2020 e pari a 23 1 GW p. L attuazione del piano nucleare del governo prevedeva la realizzazione di 6.4 GW con la prima di 4 centrali funzionante al 2020 (1.6 GW). Scenario al 2020: Hp: 4 centrali nucleari in servizio Potenza installata >23 GW 6.4 GW Producibilita elettrica >30 TWh/anno ca 45 TWh/anno Investimento iniziale (Io) 41G 31 G Costo combustibile 0 /kwh?? Costo manutenzione/annua 0.7%Io?? Decommisioning %fabbisogno di en. primaria >1.4% 2.1% %fabbisogno di en. elettrica >9% 13.3% 1: DM 5 maggio 2011

12 NUCLEARE E GLI ALTRI? USA PV: i costi scendono da decenni N: i costi saliranno nei prossimi decenni Nel 2010 in North Carolina c è stato il crossover! Il nucleare commerciale non è stato in grado di diventare una tecnologia matura in oltre 40 anni $10 miliardi per reattore anni prima di entrare in servizio 18c/kWh to 22 (perdite di rete) FONTE: Solar and nuclear costs the historic crossover. J.O. Blackburn, S. Cunningham

14 IMPIANTO FOTOVOLTAICO ISOLATO DALLA RETE REGOLATORE DI CARICA BATTERIE _ ~ CARICHI IN C.A. CARICHI IN C.C. Manutenzione e sostituzione batterie Costo Ingombro Smaltimento batterie DANNO ACCESSO ALL ELETTRICITA A UN TERZO DELLA POPOLAZIONE MONDIALE!!

15 IMPIANTO FOTOVOLTAICO CONNESSO IN RETE _ ~ UTENZE LOCALI RETE L assenza di batterie aumenta l affidabilità e riduce i costi

16 IMPIANTI FOTOVOLTAICI FISSI E MULTI-ASSE

17 IMPIANTI FOTOVOLTAICI PICCOLI E GRANDI

19 Esperimenti di laboratorio Applicazioni spaziali STORIA Riduzione costi, applicazioni di nicchia Diffusione progressiva Incentivazione Bequerel scopre l effetto FV Laboratori Bell 1 Cella al silicio Exxon realizza Modulo economico - Industria petrolifera; - Guardia costiera. - Reti di telecomunicazione; - Utenze remote; - Pompaggio acqua. Prima centrale FV Italiana a Serre. 3,3 MWp Convenienza Economica ed aumento sensibile del n di realizzazioni

21 STATO DELL ARTE - MONDO FONTE: IEA

22 STATO DELL ARTE UBICAZIONE FONTE: C. Werner et al., Global overview on cumulative installed PV power, 2011

23 STATO DELL ARTE MONDO Europa 83% 2. Giappone 6% 3. USA 6% 4. Altri 5% 5. Cina 3% FONTE: isuppli PV in 2011 prepares for 22 Gigawatts

24 PRODUTTORI 1. Cina 45% 2. Europa 9% 3. USA 7% 4. Giappone 4% 5. Canada 3% FONTE: isuppli PV in 2011 prepares for 22 Gigawatts

25 PRODUTTORI - CONSUMATORI PRODUTTORI CONSUMATORI CINA 45% EUROPA 83% EUROPA 9% GIAPPONE 6% USA 7% USA 6% GIAPPONE 4% ALTRI 5% CANADA 3% CINA 3% FONTE: isuppli PV in 2011 prepares for 22 Gigawatts

26 GRANDI IMPIANTI A TERRA FONTE:

27 GRANDI IMPIANTI SU EDIFICIO FONTE:

28 STATO DELL ARTE - ITALIA FONTE: GSE

29 ITALIA CRESCITA PER REGIONI In quasi tutte le regioni le taglie di impianto sono cresciute. Con il IV conto energia dovrebbe cambiare questa tendenza FONTE: GSE 1 1 La Puglia ha fatto registrare il maggior incremento di potenza in termini assoluti (161MWp)

30 ITALIA TAGLIA PER REGIONI La taglia media d impianto cresce al decrescere della latitudine complici anche gli spazi a disposizione Piemonte 14,1 Friuli Venezia Giulia POTENZA [kwp] 8,3 Marche 22,0 Puglia 40,5 Valle d Aosta 10,6 Liguria 8,3 Lazio 19,8 Basilicata 30,3 Lombardia 11,7 Emilia Romagna 14,3 Abruzzo 17,8 Calabria 17,5 Veneto 11,4 Toscana 11,0 Molise 37,1 Sicilia 12,0 Trentino Alto Adige 17,1 Umbria 20,6 Campania 18,5 Sardegna 9,9 FONTE: GSE

31 %impianti 100% 80% ITALIA PRODUCIBILITA DEF: 1h eq =kwh/kwp % 40% 20% 0% Ore di utilizzazione per regione Piemonte 1111 Friuli V. G Marche 1221 Puglia 1285 Valle d Aosta 1109 Liguria 1133 Lazio 1278 Basilicata 1195 Lombardia 1119 Emilia Romagna 1115 Abruzzo 1211 Calabria 1288 Veneto 1146 Toscana 1221 Molise 1129 Sicilia 1371 Trentino A. A Umbria 1214 Campania 1226 Sardegna 1369 FONTE: GSE h eq

32 ITALIA POTENZA PRO CAPITE 2009 Potenza Numerosita impianti Potenza procapite installata (% nazionale) [Wp] (% nazionale) N 54% 42% 21 C 19% 21% 25,4 S 27% 37% 26,0 N C Germania: 125Wp!!! FONTE: GSE S

34 Flusso di cassa keuro VAN DOMESTICO CON INCENTIVI TRIESTE AGOSTO 2011 Potenza 3kWp Costo 3700 /kwp Producibilita 3396kWh/anno Impianto su edificio 0,368 /kwh Costo energia 0,20 /kwh Titoli di stato poliennali al 5.2% Costo manutenzione 0.4% Degradazione moduli 1% Inflazione 2% Deriva costi energia 2% Flusso di cassa Anno

35 VAN DOMESTICO CON INCENTIVI CONFRONTI CONNESSIONE AGOSTO 2011 TR [ANNI] IP [%] TS ,9 RM 5,3 13,6 PA 4,6 15,2 CONNESSIONE DICEMBRE 2012 TR [ANNI] IP [%] TS RM PA

36 Flusso di cassa k Euro VAN C&I CON INCENTIVI TRIESTE AGOSTO 2011 Potenza 100kWp Costo /kwp Producibilita kWh/anno Impianto su edificio 0,321 /kwh Costo energia 0,16 /kwh Titoli di stato poliennali al 5.2% Costo manutenzione 0.7% Degradazione moduli 1% Inflazione 2% Deriva costi energia 2% Flusso di cassa Anno

37 VAN C&I CON INCENTIVI CONFRONTI CONNESSIONE AGOSTO 2011 TR [ANNI] IP [%] TS 5,7 12,7 RM 5 14,6 PA 4,4 16,3 CONNESSIONE DICEMBRE 2012 TR [ANNI] IP [%] TS 7,3 10,3 RM 6,4 11,7 PA 5,8 13,1 LEGGERMENTE PIU CONVENIENTE DEL CASO DOMESTICO

38 Flusso di cassa k Euro VAN PRODUTTORI CON INCENTIVI TRIESTE AGOSTO 2011 Potenza 10MWp Costo /kwp Producibilita 11300MWh/anno Impianto a terra 0,238 /kwh Vendita energia /kwh Titoli di stato poliennali al 5.2% Costo manutenzione 1% Degradazione moduli 1% Inflazione 2% Deriva costi energia 2% Flusso di cassa Anno

39 VAN PRODUTTORI CON INCENTIVI CONFRONTI CONNESSIONE AGOSTO 2011 TR [ANNI] IP [%] TS 8,2 9,3 RM 7,0 10,6 PA 6,3 11,9 CONNESSIONE DICEMBRE 2012 TR [ANNI] IP [%] TS 12,2 6,7 RM 10,8 7,6 PA 9,5 8,6 MENO CONVENIENTE DEI CASI DOMESTICO E C&I

40 ANALISI ECONOMICHE CONFRONTI DOMESTICI C&I PRODUTTORI Costo [ /kwp] Tariffa [ ] 0,368 0,321 0,238 Tariffa [ ] 0,252 0,214 0,133 Differenza tariffa [%] Costo/vendita energia [ ] 0,20 0,16 0,095 Manutenzione [%] 0,4 0,7 1,0 TR /ROMA 5,3 5,0 7,0 IP /ROMA 13,6 14,6 10,6 TR /ROMA 6,6 6,4 10,8 IP /ROMA 11,2 11,7 7,6

42 SCENARI FUTURI POTENZA CUMULATA FONTE: Ch. Breyer. The PV reality ahead: TW scale market potential powered by pico to gigawatt PV systems and enabled by high learning and growth rates, 2011

43 SCENARI FUTURI CRESCITA ANNUALE FONTE: Ch. Breyer. The PV reality ahead: TW scale market potential powered by pico to gigawatt PV systems and enabled by high learning and growth rates, 2011

45 COSTO MODULI - MONDO 2011: 1,12 /Wp 2020: 0,77 /Wp FONTE: C. Breyer et al. Research and development investments in PV. A limiting factor for a fast PV diffusion? 2010

46 COSTI MODULI - BALANCE OF THE SYSTEM Il BOS ( Balance Of the System ) e l insieme dei costi associati alla costruzione di un impianto fotovoltaico eccetto quello dei moduli. Strutture Inverter Sistema elettrico Sviluppo progetto Ecc. COSTO MODULI [ /Wp] COSTO BOS [ /Wp] TOTALE [ /Wp] BOS/ TOTALE [%] % 48%

47 RIDUZIONE DEI COSTI Lo sviluppo della tecnologia e l economia di scala hanno consentito di ridurre in modo credibile e aggressivo il costo dei moduli fotovoltaici. La riduzione dei costi dei moduli fotovoltaici che ad oggi valgono appena circa il 50% del costo totale degli impianti rende ancor piu significativo lo sforzo per la riduzione dei costi del BOS. Tuttavi la riduzione dei costi del BOS e frammentata, non pianificata o coordinata e quindi meno aggressiva. Inoltre, la riduzione dei costi e ostacolata dal fatto che il processo di costruzione di un impianto pv richiede il contributo di molti attori tra cui sviluppatori, installatori, fornitori, distributori di energia, proprietari, ecc.

48 RIDUZIONE DEI COSTI VOCI DI COSTO FONTE: L. Bony et al. Achiving low-cost solar PV: industry recommendations for nearterm balance of system cost reductions, 2010

49 RIDUZIONE DEI COSTI COME AGIRE FONTE: L. Bony et al. Achiving low-cost solar PV: industry recommendations for nearterm balance of system cost reductions, 2010

50 PROGETTAZIONE 1. Riduzione delle forze agenti sui moduli fotovoltaici 2. Utilizzo di dispositivi plug and play e/o adatti al preassemblaggio 3. Razionalizzazione delle sezioni dei conduttori 4. Semplificazione e armonizzazione della progettazione 5. Utilizzo di pratiche impiantistiche proprie del mondo industriale

51 SVILUPPO 1. Investire solo in progetti reali 2. Assicurarsi i fondi per la realizzazione del progetto sin dalle fasi iniziali 3. Assicurare la piena funzionalita dell impianto 4. Minimizzare i costi di esercizio 5. Verificare la produzione giornalmente 5. Utilizzo di ferro non zincato

52 INDUSTRIA 1. Standardizzazione dei moduli 2. Standardizzazione delle strutture 3. Progettazione integrata di moduli e strutture 4. Standardizzazione quadri in corrente continua 5. Standardizzazione impianti di monitoraggio 6. Progettazione integrata di quadri in corrente continua e sistema di monitoraggio STANDARDIZZAZIONE ->> CRESCITA DEI VOLUMI ->> ABBATTIMENTO COSTI

53 RIDUZIONE DEI COSTI FONTE: L. Bony et al. Achiving low-cost solar PV: industry recommendations for nearterm balance of system cost reductions, 2010

55 GRID PARITY 2010 EUROPA FONTE: C. Breyer et al. Global overview on grid-parity event dynamics, 2010

56 GRID PARITY 2020 EUROPA FONTE: C. Breyer et al. Global overview on grid-parity event dynamics, 2010

57 GRID PARITY CONSUMATORI DOMESTICI Potenza impianto [kwp] 3 Costo impianto [ ] ,00 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Costo kwh prodotto Trieste [e] 20 Costo kwh prodotto Roma [e] 18 Costo kwh prodotto Palermo [e] 16 FONTE: AEEG PREZZI DELL ENERGIA ELETTRICA Fascia di consumo IVA inclusa 1000kWh kWh kWh kWh kWh 28

58 GRID PARITY CONSUMATORI DOMESTICI 3.667,00 /kwp Potenza impianto [kwp] 3 Costo impianto [ ] ,00 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Tempo di ritorno Trieste [anni] 19 Tempo di ritorno Roma [anni] 16 Tempo di ritorno Palermo [e] : PRODOTTO DA SUPERMERCATO!!! TR 10 ANNI Potenza impianto [kwp] 3 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Costo unitario Trieste [ /kwp] 2.100,00 Costo unitario Roma [ /kwp] 2.500,00 Costo unitario Palermo [ /kwp] 2.700, ,00 /kwp Potenza impianto [kwp] 3 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Tempo di ritorno Trieste [anni] 7,7 Tempo di ritorno Roma [anni] 6,7 Tempo di ritorno Palermo [anni] 5,5

59 GRID PARITY CONSUMATORI INDUSTRIALI Potenza impianto [kwp] 100 Costo impianto [ ] ,00 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.7 Anni di vita dell impianto 30 Costo kwh prodotto Trieste [e] 17 Costo kwh prodotto Roma [e] 15 Costo kwh prodotto Palermo [e] 13 GIA OGGI IL COSTO DEL kwh PV E INFERIORE A QUELLO NUCLEARE! FONTE: AEEG PREZZI DELL ENERGIA ELETTRICA Fascia di consumo IVA esclusa 20MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh 10

60 GRID PARITY CONSUMATORI INDUSTRIALI 2.900,00 /kwp Potenza impianto [kwp] 100 Costo impianto [ ] ,00 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.7 Anni di vita dell impianto 30 Tempo di ritorno Trieste [anni] 20 Tempo di ritorno Roma [anni] 17 Tempo di ritorno Palermo [anni] ANNI Potenza impianto [kwp] 3 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Costo unitario Trieste [ /kwp] 1.750,00 Costo unitario Roma [ /kwp] 1.850,00 Costo unitario Palermo [ /kwp] 2.050, ,00 /kwp Potenza impianto [kwp] 3 Performance Ratio [%] 77 Fattore di attualizzazione [%] 4 Fattore di spesa annuale [%] 0.4 Anni di vita dell impianto 30 Tempo di ritorno Trieste [anni] 8,5 Tempo di ritorno Roma [anni] 7,5 Tempo di ritorno Palermo [anni] 6,5

61 University of Trieste Grazie per l attenzione! ALESSANDRO MASSI PAVAN apavan@units.it a.pavan.ext@q-cells.com