Innovazioni nel fotovoltaico: le attese nel 2025

Le innovazioni nel fotovoltaico proseguiranno anche nel 2025? L’anno scorso IEA ha previsto che nel 2024 gli investimenti nella tecnologia fotovoltaica avrebbero superato i 500 miliardi di dollari, superando tutte le altre fonti di generazione combinate.

Sempre nel 2024, ricorda Wood Mackenzie, il mercato solare globale ha continuato il suo trend di crescita, raggiungendo 495 GWdc di capacità installata, con un aumento del 14% rispetto all’anno precedente. Ma per l’anno da poco cominciato si profilano alcuni fattori che potrebbero influenzare la crescita.

Gli elementi da considerare sullo sviluppo del fotovoltaico

Sono quattro gli elementi capaci di influire sul mercato fotovoltaico globale nel 2025, secondo Wood Mackenzie. Il primo riguarda il necessario adattamento a un nuovo paradigma politico più incerto. La società di analisi energetica prevede che l’incertezza post-elettorale (quella degli USA in primis), gli incentivi in ​​calo, le riforme del settore energetico e uno spostamento verso programmi climatici meno ambiziosi, porteranno le installazioni solari a calare a 493 GWdc dopo anni di crescita esponenziale.

Un secondo elemento ha a che fare con la fame di energia legata ai data center, in forte crescita, e alla necessità di assolverla puntando su fonti energetiche quanto più a zero emissioni. Da qui la previsione di “una quota maggiore di progetti solari” che sarà “abbinata a eolico, stoccaggio e/o gas naturale per soddisfare maggiori esigenze energetiche”.

Un terzo elemento considerevole è legato ai costi di produzione. Come segnala l’analisi:

“Dopo due anni di bassi prezzi dei pannelli solari dovuti alla sovracapacità globale, i prezzi dei moduli aumenteranno per compensare le significative perdite di profitti subite dai produttori. La Cina rimarrà il polo manifatturiero dominante e si prevede che i nuovi hub in India, Stati Uniti e Medio Oriente aggiungeranno almeno 100 GW alla capacità produttiva solare globale”.

Un quarto elemento riguarda l’aspetto tecnologico. I cambiamenti nelle apparecchiature solari inaugureranno una nuova era di efficienza delle risorse. Le celle di tipo N diventeranno la tecnologia predominante, sostituendo le vecchie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell). I motivi sono legati alla maggiore efficienza delle N-type, caratterizzate da un’elevata efficienza di conversione, più elevati di quelli raggiungibili con tecnologia PERC.

Sempre a livello tecnologico, c’è un altro elemento, legato ai progressi offerti dall’intelligenza artificiale. Wood Mackenzie, a tale proposito, cita gli smart tracker basati sull’AI, in grado di migliorare l’efficienza, e l’impiego progressivo e crescente dei robot per costruire e svolgere la manutenzione per far fronte ai crescenti costi di manodopera e alle carenze. Per tutti questi motivi, “il percorso pluridecennale di continuo miglioramento della tecnologia solare ha ancora molto spazio per continuare”.

Innovazione del fotovoltaico: dai record d’efficienza…

Sul fronte tecnologico, l’innovazione del fotovoltaico proseguirà. Solo nel 2024 il National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti, ha registrato quattro nuovi record: per quanto riguarda le celle solari tandem in silicio-perovskite, LONGi ha fatto registrare un nuovo primato di efficienza, alzando l’asticella al 34,6%. La stessa casa costruttrice ha conseguito anche un nuovo record con le celle fotovoltaiche HIT, in silicio, raggiungendo un’efficienza del 27,3%.

Sulle celle tandem perovskite/perovskite, Nanjing University e Renshine Solar hanno conseguito un’efficienza del 30,1% di efficienza per la cella di loro produzione. Per quanto riguarda le celle solari in perovskite, la University of Science and Technology of China (USTC) hanno fatto registrare un’efficienza stabile certificata del 26,7%.

Sulla tecnologia thin-film CdTe, First Solar ha raggiunto un’efficienza del 23,08%.

Il fattore efficienza assume un’importanza considerevole. Gli stessi ricercatori del NREL pochi giorni fa hanno pubblicato sulla rivista scientifica Joule una ricerca in cui si evidenzia che proprio l’efficienza permette di rendere competitiva la tecnologia fotovoltaica tandem perovskite/silicio ad alogenuri metallici.

il miglioramento dell’efficienza di questa tecnologia tandem può ridurre il costo per watt dei moduli solari fotovoltaici. Per la precisione, gli scienziati hanno evidenziato che un aumento dell’efficienza del modulo del 2,5% fornisce una riduzione dei costi equivalente a quella del raddoppio della capacità produttiva della fabbrica.

…allo sviluppo applicativo della perovskite

Proprio la perovskite si candida a essere una protagonista nell’innovazione del fotovoltaico per il 2025. Sulle potenzialità applicative che offre l’applicazione nel fotovoltaico ha voluto investire la compagnia ferroviaria giapponese Central Japan Railway Company.

Ha annunciato un contratto di sviluppo congiunto con il produttore di materie plastiche Sekisui Chemical per sviluppare pareti insonorizzate dotate di celle in perovskite. Le due società hanno avviato proprio a gennaio test dimostrativi presso il Komaki Research Center di JR Central e altre sedi per un’applicazione pratica.

I primi progetti pilota saranno implementati lungo la linea Tokaido Shinkansen. Il gestore della linea prevede di installare queste celle solari sottili sulle barriere antirumore lungo i suoi binari, che coprono circa 650 chilometri di binari (Fonte: Ashai Shimbun).

Fotovoltaico sull’acqua, nel deserto e nello spazio

Le possibilità applicative sono un altro elemento di sviluppo dell’innovazione del fotovoltaico. Si consideri, a tal proposito, il fotovoltaico galleggiante. Secondo un nuovo studio pubblicato su Solar Energy i bacini idrici degli Stati Uniti potrebbero ospitare abbastanza pannelli solari galleggianti da generare fino a 1.476 TWh, ovvero energia sufficiente ad alimentare circa 100 milioni di case all’anno. Seppure si tratti di un potenziale tecnico per molti aspetti irraggiungibile, come hanno rilevato gli autori dello studio, gli stessi hanno fatto notare che si potesse sviluppare il 10% di ciò che è stato identificato, si otterrebbe una produzione comunque considerevole.

In ogni caso, il mercato generato dal fotovoltaico galleggiante è di interesse: S&P prevede che il mercato Floating PV porterà 20 GW d’installato tra il 2024 e il 2030, con India e Cina a rappresentare insieme il 43% del mercato.

La Cina, ovvero il più grande produttore e consumatore di pannelli solari al mondo, guarda con interesse a un altro ambito applicativo, decisamente estremo: il deserto.

Nel deserto di Kubuqi si sta costruendo il “Solar Great Wall”. Come evidenzia il Financial Times, questo tipo di progetto è destinato a trasformare i deserti in hub di energia rinnovabile “a una scala senza precedenti”. Il progetto della Grande Muraglia Solare, la cui conclusione è prevista per il 2030, si estenderà per 400 chilometri di lunghezza e cinque chilometri di larghezza, con una capacità massima pianificata di 100 GW. Una volta completato sarà in grado di generare circa 180 TWh di elettricità all’anno.

Dal deserto allo spazio, la stessa Cina ragiona sulle possibilità offerte. Non è l’unica: anche negli Stati Uniti si ragiona sulle opportunità della Space-Based Solar Power. Malgrado uno studio della Nasa, pubblicato un anno fa, abbia messo in dubbio il rapporto costi-benefici, sono diversi a considerare questa possibilità, dall’Agenzia spaziale europea a quella del Regno Unito.

Il ruolo dell’AI e dei robot

Nel discorso sull’innovazione del fotovoltaico non può certo mancare un accenno alla combinazione con tecniche d’intelligenza artificiale. L’impiego dell’AI, già in uso nel settore, troveranno nuovi spazi. Indigo Advisory ha individuato oltre 50 potenziali ambiti applicativi dell’intelligenza artificiale nel settore energetico, con oltre cento fornitori che stanno già integrando l’intelligenza artificiale nei loro prodotti, generando un investimento di 13 miliardi di dollari nel settore.

Sono svariati i progetti per impiegarla al meglio nel fotovoltaico: giusto a esempio, Eurac Research, nel progetto europeo SUPERNOVA, studia l’impiego degli LLM e dei sistemi di intelligenza artificiale per l’energia.

Sempre in tema di innovazione nel fotovoltaico va considerato l’impiego dei robot. Si stanno facendo strada nella realizzazione di impianti solari. Un caso applicativo, che coinvolge l’azienda italiana Comau, è quello sviluppato per la EDP, specializzata settore delle energie rinnovabili. Quest’ultima testerà la tecnologia di automazione della società piemontese su larga scala per costruire il suo primo parco fotovoltaico in condizioni reali di installazione in Spagna. Il progetto, denominato AutoPV, prevede l’installazione di 3 MW, su un totale di 122 MW di capacità totale dell’impianto, con l’utilizzo di una soluzione robotizzata.

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