FOTOVOLTAICO LA SVOLTA

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA FOTOVOLTAICO LA SVOLTA Alessandro Massi Pavan Energia per il futuro dal 2013 al e oltre! Sesto Val Pusteria giugno 2013

2 RISORSA INFINITA Perez R, Perez M. A fundamental look at energy reserves for the planet. IEA 2009

3 RISORSA STORICA

4 RISORSA INTELLIGENTE 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

5 RISORSA INTELLIGENTE Accettato dall opinione pubblica 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

6 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 Che il basso rendimento è un problema!! I fotoni sono gratuiti e gli spazi a disposizione praticamente infiniti

7 EROEI Raugei M. The energy return on energy investment (EROI) of photovoltaics: methodology and comparisonwith fossil fuel life cycles. Energy Policy 45 (2012)

8 SENZA NUCLEARE CHE SI FA? FONTE: BP, GSE Il fabbisogno di energia primaria Italiano e pari a circa 170 MTep Il consumo di energia elettrica e pari a 310 TWh che equivale a circa 26MTep (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

9 SENZA NUCLEARE CHE SI FA?! A maggio 2013 la potenza installata di FV e pari a 17.5GW p ; l obiettivo al 2020 e pari a 23 1 GW p. L attuazione del piano nucleare 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) 41 G 31 G 2 Costo combustibile 0 /kwh?? Costo manutenzione/annua 2%Io?? Decommisioning %fabbisogno di en. primaria > 1.4% 2.1% %fabbisogno di en. elettrica > 9% 13.3% 1: DM 5 maggio : pre Fukushima

10 SENZA NUCLEARE CHE SI FA!? Solar and nuclear costs the historic crosover. J.O. Blackburn, S. Cunningham 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)

11 POTENZA INSTALLATA/CUMULATA MONDO [GWp] EPIA PVPS A snapshot of global PV

12 POTENZA CUMULATA PER AREA EPIA PVPS A snapshot of global PV

13 TOP 10 EPIA PVPS A snapshot of global PV ANNO Germania [Wp/abitante] Italia [Wp/abitante]

14 ENERGIA PRODOTTA EPIA PVPS A snapshot of global PV

15 PRODUTTORI - CONSUMATORI Source: REN21, 2013.

16 PRODUTTORI MODULI INSTALLAZIONE IMPIANTI PRODUTTORI MODULI INSTALLAZIONI IMPIANTI CINA 45% EUROPA 83% ALTRI + EU 41% GIAPPONE 6% USA 7% USA 6% GIAPPONE 4% ALTRI 5% CANADA 3% CINA 3% PRODUTTORI MODULI INSTALLAZIONI IMPIANTI ALTRI + EU 52.5% EUROPA 74% CINA 30% GIAPPONE 7% USA 8.5% USA 6% GIAPPONE 5% ALTRI 9% CANADA 4% CINA 4% isupply PV in 2011 prepares for 22 Gigawatts - REN21, 2013.

17 GRANDI IMPIANTI A TERRA -

18 GRANDI IMPIANTI SU EDIFICIO Courtesy of Barbara Terreni Hanwa Q Cells

19 ITALIA GERMANIA POTENZA INSTALLATA [MWp] IEA PVPS Annual report 2012, 26/06/2013: 18200MW In Italia il fotovoltaico è la prima fonte rinnovabile per la produzione di energia elettrica!!!

20 STORIA In questa terza fase si osserva il raggiungimento di una pietra miliare di fondamentale importanza: il GRID PARITY che inizia a verificarsi in diverse zone del mondo!!! Breyer C, Gerlach A Global overview on grid parity Progress in photovoltaic: research and applications 2012, John Wiley & Sons, Ltd. DOI /pip.1254.

21 INCENTIVI GRID E FUEL PARITY 60 ANNI FA 20 ANNI FA Il costo del kwh fotovoltaico è molto alto: impianti stand alone nello spazio, montagna, isole, zone remote Il costo del kwh da fotovoltaico è ancora alto ma in diminuzione: impianti connessi in rete INCENTIVI Il costo del kwh da fotovoltaico è pari a quello di altre fonte convenzionali FUEL PARITY DOMANI Il costo del kwh da fotovoltaico è pari al prezzo che il consumatore finale paga in bolletta GRID PARITY OGGI

22 GRID PARITY Breyer C, Gerlach A. Global overview on grid parity Progress in photovoltaic: research and applications John Wiley & Sons, Ltd. DOI /pip.1254.

23 ITALIA ESEMPIO (OGGI) IMPIANTI COMMERCIALI E INDUSTRIALI Massi Pavan A, Lughi V. Grid parity in the Italian C&I electricity market. IEEE ICCEP 2013, Alghero.

24 GRID E FUEL PARITY MATURITA DEL MERCATO - In Italia il grid parity è una realtà nella maggior parte dei casi del settore domestico Massi Pavan A., Lughi V. Photovoltaic in Italy: toward grid parity in the residential electricity market. IEEE ICM 2012, Algeri - In Italia il grid parity è una realtà nella maggior parte dei casi dei settori commerciale e industriale Massi Pavan A., Lughi V. Grid parity in the Italian commercial and industrial electricity market. IEEE ICM 2012, Algeri - In Sicilia alcune tipologie di impianti sono già in fuel parity La fine dell era degli incentivi e le nuove opportunità rappresentate da grid e fuel parity segnano il passaggio dall adolescenza alla maturità di un mercato che scoppierà dopo un breve transitorio di assestamento.

25 VERSO GRID E FUEL PARITY GLOBALI IERI/OGGI PERFORMANCE IERI - MODULI IEA PVPS Annual report 2012 DOMANI - BOS Il BOS (Balance Of the System) è l insieme dei costi associati alla costruzione dell impianto Eccetto quello dei moduli. Moduli [ /Wp] BOS [ /Wp] Impianto [ /Wp] BOS/ impianto [%] ,5 12, ,5 1, ,1 1,3 2, ,6 0,85 1,45 61 Riduzione[%] /

26 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 40% del costo totale degli impianti rende ancor piu significativo lo sforzo per la riduzione dei costi del BOS. Tuttavia 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 elettrica, proprietari, ecc.

27 RIDUZIONE BOS 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 6. Utilizzo di ferro non zincato

28 1. Investire solo in progetti reali RIDUZIONE DEL BOS SVILUPPO E GESTIONE 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

29 1. Standardizzazione dei moduli 2. Standardizzazione delle strutture RIDUZIONE DEL BOS INDUSTRIA 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

30 FUTURO POTENZA CUMULATA C. 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.

31 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA GRAZIE PER L ATTENZIONE! Alessandro Massi Pavan apavan@units.it Energia per il futuro dal 2013 al e oltre! Sesto Val Pusteria giugno 2013