Analisi del Mercato italiano del fotovoltaico e delle strategie per uno sviluppo sostenibile

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1 Analisi del Mercato italiano del fotovoltaico e delle strategie per uno sviluppo sostenibile Francesco ROCA Unità Tecnica ENEA Portici Coordinamento partecipazione progetti Europei ed Internazionali Università degli Studi di Palermo Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico IEEE- Convegno: 15 ottobre Tecnologie, 2012 Sala tecniche Conferenze impiantistiche Hotel La e Torre. mercato Via del Piano fotovoltaico Gallo 11 Mondello 15 ottobre 2012 (PA) Mondello (PA)

2 Sommario La competitività della tecnologia fotovoltaica Il mercato PV mondiale Il mercato PV nazionale La filiera PV nazionale Le piattaforme tecnologiche La ricerca in Italia sul PV Analisi e conclusioni IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

3 La competività tecnica-economica del PV

4 L evoluzione dei costi Source: Grid parity definitions and scenarios B2B Workshop Grid Parity two words, many different meanings Valencia- September 2, 2008 Winfried Hoffmann, Vice President EPIA

5 Variazioni dei costi Fonte: A StrategicAgenda forphotovoltaicsolarenergy Technology EU PV PlatformEdition2-2011

6 I costi dell elettricità per l utente finale Electricity cost($/kwh) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Costi dell elettricità dell utente finale vs- distanza dalla rete PV 10 $/W PV 5 $/W PV 2 $/W 0 0, Daily load (kwh/day) La disponibilità di nuove tecnologie cost effective per lo storage energetico darà al PV una notevole opportunità di mercato(>80-85% riferito alla popolazione) Fonte ENEA

7 Il Mercato PV mondiale

8 La produzione Mondiale Fonte PV Status Report : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

9 Le tecnologie Fonte: A StrategicAgenda forphotovoltaicsolarenergy Technology EU PV PlatformEdition2-2011

10 Le installazioni mondiali Fonte: PV Status Report : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

11 Le installazioni in Europa Fonte: PV Status Report : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

12 Il mercato Italiano

13 Conto Energia Feed-in tariff(fit FiT)- Feed-in Premium (FIP) Primo conto energia: decr. att e Il MISE sostituisce contributi statali a fondo perduto conto capitale per la messa in esercizio dell impianto (es. programma tetti Fotovoltaici) con il sistema di finanziamento in conto esercizio per produzione elettrica (c x KWh fornito alla rete) Secondo Conto Energia: Decr. MISE D.M incentivi fino al Nuovi criteri per incentivare la produzione elettrica La tariffa incentivante viene applicata su tutta l'energia prodotta e non solamente su quella prodotta e consumata in loco Vengono snellite le pratiche burocratiche e viene introdotta la differenziazione delle tariffe (BIPV-Integrazione architettonica e taglia impianto) Premio per impianti fotovoltaici abbinati all uso efficiente dell energia)

14 Conto Energia Feed-in tariff (FiT)- Feed-in Premium (FIP) Terzo Conto energia (D.M ) applicabile agli impianti entrati in esercizio a partire dal primo gennaio 2011 e fino al 31 maggio impianti fotovoltaici (suddivisi in impianti su edifici o altri impianti fotovoltaici ); impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative impianti fotovoltaici a concentrazione impianti fotovoltaici con innovazione tecnologica) Decreto Salva Alcoa Con la legge 13 agosto 2010, n.129 (legge cosiddetta salva Alcoa ) si è stabilito che le tariffe Decreto Salva Alcoa Con la legge 13 agosto 2010, n.129 (legge cosiddetta salva Alcoa ) si è stabilito che le tariffe incentivanti previste per il 2010 dal Secondo Conto Energia potessero essere riconosciute a tutti i soggetti che abbiano concluso l installazione dell impianto fotovoltaico entro il 31 dicembre 2010 e che gli stessi impianti entrino in esercizio entro il 30 giugno 2011 prorogando di fatto fino al 30 giugno 2011 il periodo di operatività del secondo Conto Energia

15 Conto Energia Feed-in tariff (FiT)- Feed-in Premium (FIP) Quarto Conto energia D.M. 05/05/2011 Pubblicato il Ha definito il meccanismo di riguardante gli impianti che entrano in esercizio dopo il 31 maggio 2011 Riduzione progressiva degli incentivi per la produzione di energia elettrica dal PV Gradualità del decalage a protezione degli investimenti già in corso Valorizzazione degli interventi che conseguono una buona integrazione architettonica Nuovi impulsi per favorire l'introduzione di nuove tecnologie Freno agli investimenti speculativi e maggiori incentivi per i piccoli impianti rispetto a quelli di maggiore taglia. Quinto conto energia D.M. 5 luglio 2012 Quinto conto energia D.M. 5 luglio 2012 Si riducono drasticamente gli incentivi Cesserà di applicarsi decorsi 30 giorni solari dalla data in cui il costo indicativo cumulato degli incentivi > 6,7 miliardi di euro l anno. (comprensivo dei costi impegnati dagli impianti iscritti in posizione utile nei Registri. Ciò verrà comunicato dall AEEG -con un apposita deliberazione-sulla base degli elementi forniti dal GSE attraverso il proprio Contatore fotovoltaico -

16 Conto Energia Italian FiT-FiP law : Conto Energia feed-in tariff (FIT

17 Istallazione di sistemi PV in Italia GWh(2011) 3.2% Total Energy demand

18 Il contatore Fotovoltaico Al 10 Ottobre 2012

19 Stato attuale incentivi Al 10 Ottobre 2012

20 Stato attuale incentivi Al 10 Ottobre 2012

21 La filiera nazionale

22 La filiera PV completa Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano

23 La filiera PV Italiana (2008) Totale filiera ~ 4400 mln Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano

24 La filiera Italiana PV (2008) Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano

25 La filiera Italiana PV (2011) Totale filiera 2010 ~ +480% risp Totale filiera 2011 ~ +330% risp Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano

26 La filiera Italiana PV (2011) Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) 26

27 Andamento prezzi moduli PV multi-si Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell Energia Solare Ediizione Energy & Strategy Group Politecnico Milano IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

28 Costo impianti PV dicembre 2011 Scomposizione costi impianti <3KWp Scomposizione costi impianti <1 MWp /Kwp Gen > ~3100 /Kwp (dic2011) -45% /Kwp Gen > ~1650 /Kwp (dic2011) -41%

29 Lesson Learned Il fotovoltaico ha mantenuto la promessa Il fotovoltaico può sostenere più del 70-80% della domanda globale mondiale di energia riferita alla popolazione Nonostante i repentini abbattimenti dei costi degli ultimi anni soprattutto per la produzione cinese-asiatica suscitano qualche perplessità sulla effettiva motivazione tecnologica, la fonte energetica sta raggiungendo la sua piena competività tecnica-economica. L attuale mercato italiano dei moduli si sostiene ampiamente sulla produzione asiatica (Cina, Taiwan) ma c è una notevole industria nazionale per la componentistica BOS e per le installazioni. IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

30 Tecnologie-vs-mercato

31 Tecnologia vs- mercato Tecnology vs-market cycle

32 Come assicurare lo sviluppo della tecnologia? PV Road Maps Mondiali: IEA PV Road Map The Solar America Initiative (SAI) Japan s PV roadmap towards 2030 (PV2030) and the 2009 update PV2030+ China s solar energy development plans India s Solar Initiative Australia s Solar Flagship Initiative IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) 32

33 Come assicurare lo sviluppo della tecnologia? PV Road Maps Europee: The European Union s Strategic Energy Technology (SET) Plan Solar Europe Industry Initiative The European PV Technology Platform s Implementation Plan for Strategic Research Agenda IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) 33

34 NEDO PV2030+ Roadmap

35 EERE, SolarAmerica Initiative USA Departmenof Energy.-Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) Ten PV technology roadmaps were developed in 2007 by NREL, Sandia National Laboratories, DOE, and experts from universities and private industry [SAI 2007]

36 EERA PV: EERA PV: Indicative PV RoadMap

37 Evoluzioni attese delle efficienze Source IEA-PVPS IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) 37

38 PV R&D Roadmap : Topic comuni Aumentare gli sforzi di R&D per ridurre i costi (nella produzione dei materiali e per le tecniche realizzative dei dispositivi, le connessioni elettriche, l incapsulamento,etc) Supportare l implementazione della tecnologia esistente (short term) e per l innovazione (long term option) Espandere ed ottimizzare la collaborazione internazionale in R&D Fare un migliore uso delle risorse scientifiche, tecnologiche ed economiche nazionali/internazionali IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) 38

39 Quale R&D in Italia sul PV? IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

40 R&D in Italia sul fotovoltaico ISMAC IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

41 R&D in Italia sull Existing Technologies Organization ENEA UNI-PR; UNI-VR Siena Solar Nanotech S.p.A Uni-FE Uni-MI-Bicocca Uni-CT Existing Technologies high efficiency and low cost crystalline silicon based solar cells; Low temperature and laser assisted processes; amorphous/crystalline silicon heterojunctions, Development and optimization of micromorph solar cells including application of intermediate reflectors and optimized light trapping, Low cost transparent conductive oxides, Characterization of material and devices, low cost Interconnection and packaging solutions both for rigid and flexible modules Solar cells characterization; PV manufacturing companies consultancy CdTe/CdS; CuGaInSe2/CdS. Technology trasfer Productionof II-VI thin films for the photovoltaic by direct ablation by ultra-short high energy electron pulses High efficiency and low cost crystalline silicon based solar cells csi Solar cells, multicrystalline and solar grade Si Thin film Silicon and micromorph Solar cells Uni-RM1 CNR-IMIP-BA CNR-IMM-BO Amorphous/crystalline heterojunctions Solar Cells The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment..

42 R&D in Italia su concetti avanzati inorganici Organization NanoscienceLab. University of Trento INOA-CNR & LENS-FI MATIS IMM-CNR-CT Inorganic Advanced Concepts Solarcells integrating Si nanocrystalsand plasmoniclayer, Sub-bandgaplight absorption, Photoluminescence down-shifting effect; Secondary emission in a cell, understanding of the photoresponseproperties and simulation of light absorption (prof. L.Pavesi) Disruptive technologies for photovoltaicsbased on highly absorbing disordered structures for PV, Light trapping in nanostructures, Artificial photosynthesis Synthesis of new hybrid materials, thin film nanophotonicstructures for solar cells (Dr. D. Wiersma) Light absorption in nanostructuredsi and Ge(Quantum Dots, Nanowires, thin films); Electrical transport in nanostructuredand amorphous Si; Plasmoniceffects on metallic nanostructuredor thin films (prof. F.Priolo) IMEM-CNR-PR Quantum wells and quantum dots for solar photovoltaics, Improvement in manufacturing Solar CIGS solar(dr. M. Mazzer) IMIP-CNR-BA PlasmonicPhotovoltaics; Nanostructuredsilicon PV; Growth of Silicon nanowiresthrough VLS gallium-catalyzed mechanism and Nanowiresgrowth of III-V and II-VI semiconductors; Optical monitoring and material processing (Dr.G.Bruno) ENEA All Si-QD Solar Cells,, CuO2 and Cu2(Zn,Fe)SnS4 based solar cells IMM-CNR III-V and II-VI Nanowire-based photovoltaicsby MOVPE; III-V nanowireson Si; (Prof. N. Lovergine) UNI-NA IMM-CNR -BO Uni-Camerino Solar lab Srl Uni-Ge Fondazione Bruno Kessler FBK Silicon-carbonalloyfilms(nc-Si1-X CX), siliconnanocrystallitesembeddedin insicdielectricmatrix(prof. A.Ambrosone, U.Coscia, Dr. C.Summonte) Si QD nucleation via solid phase separation in SiO2 and Silicon Oxynitride matrices (Prof. Roberto Murri) metal nanowirearrays with plasmonicfunctionality (prof. Buatierde Mongeot) Integration of nanocrystalline Si to improve cell efficiency. Organic bulk heterojunction solar cells on flexible substrates(advance Photonics and Photovoltaics(dr. P.Bellutti) The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment..

43 R&D in Italia sulla Concentrazione Organization ENEA CESI S.p.A. RSE SpA Uni-FE ENEL SpA PV Concentration High efficiency PV-C csi Solar cells, concentration optics, PV-C modules, trackers, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.-Technical Norms Multijunction solar cells based on III-V compounds (dr. R.Campesato) Multijunctionsolar cells based on III-V compounds Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.-Technical Norms (dr. G.Timò), Concentration optics, DichroicApplication (light splitting), Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems (Dr. F.Aleo) FBK CMOS technology Silicon microfabricationpilot line for crystalline silicon solar Fondazione Bruno Kessler for CPV (Microtechnologies Lab). Testing and Automatic probers (dr. P.Bellutti) Pirelli Labs, Angelantoni, Beghelli, C-Power, Opto-i PV-Concentration Modules and Systems. The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment..

44 R&D in Italia sulle celle Organic e DSSC Organization CHOSE Univ. Rome Tor Vergata Univ Milano-Bicocca ENI SpA.-Donegani NLL-ITT-LE ISTM-CNR ISMAC-CNR-Mi ISOF-CNR-Bo Uni-FE ENEA Uni-SA Organic and DSSC Solar Cells Dye Sensitized Solar Cells & Modules and panels (prof. A. Di Carlo) DSC, polymer & small-molecule bulk heterojunction cells (prof. A.Abbotto) Organic Solar Cells (Dr.R.Po) Photo-electrochemical Water Splitting by DSSC (D.LMeda) Dye sensitised solar cells (DSSC); Hybrid solar cells based on Colloidal inorganic Nanocrystals; Organic/hybrid solar cells exploiting plasmoniceffects (prof. G.Gigli) Theoretical and Experimental Modeling of Molecular and Nanostructured Systems Design, Synthesis and Characterization of Precursors and Functional Molecules (Dr. F. De Angelis) All-organic and hybrid active layer Solar Cells, device assembly and photovoltaic characterisation (Dr.S.Luzzati) Organic bulk-heterojunction solar cells (Dr. N.Camaione) Realization and Characterization of DSSC Organic & DSSC Solar Cells. Organic TCO, Carbon Nanotubes graphene Organic nanocomposite heteroemitters on c-si solar cells (prof. H.C. Neitzert) The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment..

45 R&D in Italia su BOS & Sistemi PV Organization ENEA RSE SpA Poli-MI, UniRM2 BOS & PV systems module's quality evaluation, reliability and life time estimation, BOS, DC-DC converter, DMPPT, Tracking systems Build Integrated PV, Distributed energy generation & management, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Technical Norms. Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.- Build Integrated PV, Distributed energy generation & management, Technical Norms BIPV, Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Uni-NA Modelling and characterization of csi Solar cells UNi-TO, Uni-PA Uni-SA, BOS, DC-DC converter, DMPPT, CCR IES Ispra PV modules certification, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Technical Norms. The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment..

46 Attività ENEA sul PV: value chain Materials Devices Sistems Applications - Thin Silicon film - Thin Silicon on polimeric substrates - Epi-wafer approach - Thin Polycrystalline(kesterites) - Nanomaterials& Graphene - Trasparent Conductive Oxide - Advanced dielectric coating - Tandem/micromorph Solar Cells - asi/csi Solar Cells - High Efficiency csi Solar Cell (PVC) - OPV & DSSC Solarcells - Indoor/outdoor characterization of Solar cells - PV Modules Indoor/outdoor Qualification - Definition of standards - Energy prediction - Smart PV modules - Reliability Analysis on BOS Components - Solar Tracking - PV module Recycling - Distributed generation - Large plants - Hybride Solar/Thermal application - Smart grid - BIPV & Ecobuildings design - PV demo site - Market&Incentives

47 Lesson learned Eccellente qualità di svariati gruppi di ricerca italiani sui materiali, meno sui dispositivi. Spesso gli sforzi di ricerca sono focalizzati su aspetti verticistici di competenza (es. eccellenza su una particolare tecnica di caratterizzazione, conoscenze chimico-fisiche di uno specifico materiale,etc) Frammentazione della attività R&D Pochi gruppi sono realmente focalizzati sull implementazione delle existingtechnology(attività di ricerca per lo short term) Buon livello della ricerca di sistema I fondi sono pochi e molto frammentati e pertanto si rivelano a volte inefficaci IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

48 Strategia & Finanziamento della R&D sul PV IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

49 R&D Road map in Italy : PNR - Programma Nazionale di Ricerca : Supporta la ricerca di base favorendo la multidisciplinarietà. Promuove lo sviluppo di capitale umano per la scienza, premiare l eccellenza, promuovere la ricerca nazionale/internazionale, incrementare la collaborazione tra ricerca pubblica ed industrie, stimolare e promuovere, start up e società per nuove tecnologie IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

50 Modalitàdi di finanziamento: Quasi tuttiifondisonosotto la responsabilitàdel MIUR e del MSE FIRB- Fondo Integrativo Ricerca di Base (Ricerca di base) PRIN - Progetti di ricerca industriali di interesse nazionale (Ricerca industriale su topic di rilevanza nazionale) FAR- Fondo Agevolativo Ricerca (Strumentopubblicoper finanziarela ricerca industriale FISR- Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca (Specificiprogettidi ricerca per area tematuca definiti da PNR-Piano nazionale della Ricerca) PON Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competività (Specificiprogrammidi ricercasupportatida EU per incrementarela ricercae la competivitànazionale nelle aree obiettivo 1) CERSE Fondi Ministero Sviluppo Economico fondi assegnati tramite il CERSE (Comitato degli Esperti per la Ricerca sul sistema Elettrico) IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

51 Lesson Learned : finanziamenti Esistono potenzialmente degli strumenti quali il PNR per coordinare la ricerca, ma nella sostanza la strategia di intervento è solo parzialmente attuata per il fotovoltaico come per altre tecnologie cruciali per il sistema paese, non solo quelle energetiche. Esiste una frammentazione dei meccanismi che finanziano la ricerca, e c è una forte scollatura tra i vari meccanismi I fondi assegnati sono molto limitati Si premia ancora poco la collaborazione e la finalizzazione della ricerca per lo sviluppo del prodotto. IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

52 Learned lesson:attività R&D Frammentazione della R&D Eccellente qualità di diversi gruppi di ricerca sui materiali, un poco meno sui dispositivi Spesso gli sforzi sono focalizzati su aspetti verticistici (specifica tecnica di caratterizzazione, specifico materiale, etc) Pochi gruppi sono realmente focalizzati sull implementazione delle existingtechnology (short termr&d) Buon livello della ricerca di sistema IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

53 Conclusioni e proposte Ridurre la numerosità dei meccanismi incentivanti a favore dell intensità degli stessi Necessità del coordinamento della ricerca a livello nazionale con iniziative nazionali (es. AIREn) ed internazionali (PV Platform, EERA, etc) Focalizzare i gruppi di ricerca dei materiali e dei dispositivi su una ricerca collaborativa pubblico privata e finalizzata allo sviluppo di prodotti nazionali (filiera) Sfruttare la rilevante ed interessante ricerca di sistema per lo sviluppo di nuovi applicazioni, gestioni smart, storage efficiente, cost effective,etc etc IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA)

54 Thanks for your attention Francesco Roca ENEA UTTP Portici Tel: Fax: Enea Portici Technological Unit Europeanand and International Project Coordination Località Granatello, Portici, Naples Itally