University of Trieste FOTOVOLTAICO UN INTRODUZIONE ALESSANDRO MASSI PAVAN
RISORSA INFINITA! FONTE: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), Energie-Daten 2000
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
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
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
FONTI PRIMARIE
SENZA NUCLEARE E ADESSO?! FONTE: BP, GSE Il fabbisogno di energia primaria Italiano e pari a 176.6 MTep Il consumo di energia elettrica e pari a 319.0 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
SENZA NUCLEARE E ADESSO!? Ad aprile 2012 la potenza installata di FV e pari a 13GW p ; 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) 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% http://www.uxc.com/ 1: DM 5 maggio 2011 2: pre Fukushima
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 10-12 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
STORIA Esperimenti di laboratorio Applicazioni spaziali 1839 1953 1970 Riduzione costi, applicazioni di nicchia Diffusione progressiva 1980 1995 Incentivazione 2000 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
STATO DELL ARTE - MONDO FONTE: EPIA PV market status. A new ecosystem for electric utilities. Stockholm 2012
STATO DELL ARTE MONDO FONTE: EPIA PV market status. A new ecosystem for electric utilities. Stockholm 2012
PRODUTTORI 2010 1. Cina 45% 2. Europa 9% 3. USA 7% 4. Giappone 4% 5. Canada 3% FONTE: isuppli PV in 2011 prepares for 22 Gigawatts
PRODUTTORI CONSUMATORI 2010 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
GRANDI IMPIANTI A TERRA FONTE: www.pvresources.com
GRANDI IMPIANTI SU EDIFICIO FONTE: www.pvresources.com
STATO DELL ARTE - GERMANIA FONTE: IEA
STATO DELL ARTE - ITALIA FONTE: GSE
POTENZA PRO CAPITE 2011 - Italia: 227 Wp/abitante (nel 2009 erano 25) - Germania: 295 Wp/abitante (nel 2009 erano 125)
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
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
COSTO MODULI - MONDO 2011: 1,12 /Wp 2012: 0,60 /Wp FONTE: C. Breyer et al. Research and development investments in PV. A limiting factor for a fast PV diffusion? 2010
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 Altro Moduli BOS Impianto BOS/ [ /Wp] [ /Wp] [ /Wp] impianto [%] 1990 10 2,5 12,5 20 2000 5,5 1,5 7 21 2011 1,1 1,3 2,4 54 2012 0,6 0,85 1,45 61 Riduzione[%] 94 38 88 /
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.
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
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
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
GRID PARITY 2010 EUROPA FONTE: C. Breyer et al. Global overview on grid-parity event dynamics, 2010
GRID PARITY 2020 EUROPA FONTE: C. Breyer et al. Global overview on grid-parity event dynamics, 2010
University of Trieste Grazie per l attenzione! apavan@units.it