Si è svolta presso l’Archivio Antico del Palazzo del Bo, storica sede dell’università patavina, una interessante giornata di studio per fare il punto a 360 gradi sull’industria del fotovoltaico nel nostro paese.

La giornata, ben strutturata anche nell’articolazione degli interventi, è stata divisa in due distinte sessioni.


SESSIONE I : Materiali e tecnologie

Nella prima sessione, quella mattutina, sono stati focalizzati gli aspetti legati agli aspetti di ricerca ed innovazione dell’area “materiali e tecnologie di produzione”. Ricca la serie di interventi, che hanno permesso di fare una panoramica dello stato della ricerca delle quattro diverse linee tecnologiche di sviluppo del fotovoltaico.
Il primo intervento, relativo al comparto “storico” del fotovoltaico basato sull’utilizzo del silicio, ha visto l’Ingegner Salvatore Coppa di STMicroelectronics, che ha parlato delle linee di ricerca ispiratrici delle nuove linee di produzione di moduli che STM, insieme a Sharp ed ENEL, ha avviato nel proprio sito di Catania, fornendo un panorama con ancora ampi spazi di miglioramento in termini di efficienza e di abbattimento dei costi in questo maturo comparto
La filosofia di integrazione fra fotonica e nanotecnologie è il principale filone ispiratore della ricerca STM, che sta lavorando su nano strutture di silicio < 5 nm che offrono coefficienti di assorbimento sensibilmente più alti rispetto al silicio convenzionale. L’esperienza STM, di derivazione componentistica elettronica, è stata poi utilizzata nell’ambito delle giunzioni con utilizzazione di nanofili e modelli di giunzione radiali decisamente performanti. Anche nell’ambito dei substrati, STM sta lavorando nello studio dei poliammidi e del fotovoltaico flessibile. In questo senso l’Ing. Coffa mette in evidenzia i notevolissimi progressi fatti, a livello di materiali, nel settore delle plastiche. Infine altra importante linea di ricerca è rappresentata dallo sviluppo di pannelli con uscita in A.C., dotati cioè di elettronica on-board sul modulo con sistemi microinverter, che oltre a poter costituire un’altra spinta importante di integrazione sistemistica aprirebbero decisamente nuovi orizzonti nella configurazione degli impianti con un maggior livello di integrazione.

L’intervento successivo, dell’Ingegner Nicola Romeo, storico ricercato italiano del settore, in seno all’Università di Parma, che da decenni studia le tecnologie legate al film-sottile, ha fatto il punto della situazione dello stadio della ricerca nell’articolato scenario di questa famiglia di tecnologie afferibile alla “seconda generazione” del fotovoltaico ed oramai sempre più importante anche a livello di diffusione commerciale. L’ing. Romeo ha parlato anche delle recenti esperienze fatte in seno alla società ARENDI (Gruppo Marcegaglia), in questo promettentissimo comparto del fotovoltaico.
In tale ambito, la possibilità di utilizzo di vetro a basso costo, lamina metallica o polimero (materia plastica) potrà permettere di conseguire costi di produzione che potrebbero arrivare a 0,5$/Wp.
In questo senso l’Ingegner Romeo presenta la nuova linea di produzione di pannelli al CdTe, di Lonate Pozzolo, completamente automatizzata e che, sviluppandosi per una lunghezza di 150m permetterà una produzione di tali moduli da 18 MW/anno. La linea di produzione appena avviata, ha concretizzato una accurata fase di studio sulle tecniche di deposizione dei materiali attivi che è stata ottimizzata con una serie di passate successive. Tali metodologie permetteranno di raggiungere efficienze dell’orine del 12% su pannelli da 0,6x1,2 m2.
Molto interessante la parte legata agli aspetti ambientali legati all’utilizzo di taluni metalli pericolosi come il Cadmio, approfonditamente affrontata dall’Ingegner Romeo, il quale ha evidenziato come, nel legame col tellurio, tale sostanza non è assimilabile al Cadmio metallico, poiché è un prodotto altamente stabile, ad alto punto di fusione (1041°) e insolubile in acqua e con un punto di evaporazione di ben 1050° ben superiore comunque al punto di fusione del vetro. Concludendo l’intervento, l’ingegner Romeo, ad una specifica domanda, ha evidenziato l’altissima stabilità raggiunta implicitamente da tale famiglia di moduli, rimandando eventuali limitazioni al contesto di assemblaggio del modulo come il contatto elettrico, limite peraltro condiviso anche con altre tecnologie.

Il terzo intervento della mattinata, ha fornito invece un quadro dello stato di avanzamento della ricerca, nel cosiddetto “fotovoltaico organico” oramai definito di “terza generazione”, ancora allo stato embrionale e strettamente legato alle tecniche utilizzanti nanotecnologie. A relazionare il Dottor Michele Maggini, chimico dell’Università di Padova, che, tracciando un quadro sullo stato dell’arte di questo composito comparto, ha rimarcato la forte interdisciplinarità dello stesso per l’innovazione con il profondo connubio fra chimica ed elettronica. Il Dottor Maggini, parlando delle diverse linee di ricerca del fotovoltaico organico e dell’integrazione ed interazione delle diverse matrici di componenti, ha illustrato le diverse caratteristiche di ciascuna:

• Polymer/Fullerene Solar Cells (PFSC), basata sull’utilizzo dei fullereni.
• Polymer/Nanocrystal solar cells (PNSC) basata sulla interzazione fra molecole polimerico e componenti nano cristallini.
• Photoelectrochemical cells (DSSC) basata su processi foto elettrochimici.

Ad oggi la tecnologia PFSC , basata sui fullereni, per le caratteristiche di questi ultimi, è quella più promettente, rispetto alle altre due, con un trend di crescita dell’efficienza conseguita in laboratorio, che oggi si attesta al 7,6% a fronte di una filiera produttiva che presenta costi davvero interessanti. In sostanza quindi una tecnologia che presenta bassi costi delle materie prime, e delle linee di fabbricazione con ottimi risultati conseguiti anche relativamente a tecniche di jet-printing per la deposizione degli inchiostri molecolari su substrati flessibili (polimeri) ma con ancora il grosso fattore limitante del rapido decadimento delle caratteristiche di fabbricazione, che ne limita di fatto, al momento, gli ambiti applicativi.

La sessione mattutina su materiali e tecnologia si è conclusa con l’intervento del Dottor Gianluca Timò di ERSE-ENEA, che ha illustrato le linee di sviluppo del fotovoltaico a concentrazione e del progetto APOLLON, finanziato dalla UE e che vede come partner oltre ad ERSE ed ENEA anche soggetti come ENEL, C-POWER, Università di Ferrrara, ed altre aziende ed enti di Ricerca di altri paesi europei, afferenti sia all’area delle ottiche, delle nuove tecnologie led e dei sistemi di tracking ed inseguimento solare.
Il progetto prevede lo sviluppo della ricerca su due diverse filosofie di concentrazione solare, e cioè sia quella di tipo “Point Focus”, in cui ogni cella dispone di un’ottima di concentrazione dedicata e quella di tipo “Dense-Array” dove invece la luce viene concentrata con uno o più specchi su uno o più “arrays” di celle.
Gli obiettivi principali che il progetto sta conseguendo sono:
• aumentare l’efficienza delle celle, con celle multi-giunzione già arrivate ad efficienze > 40%
• miglioramento già significativo della scalabilità
• riduzione delle materie prima attive impiegate, proporzionale al fattore di concentrazione, attraverso uno studio sul miglioramento delle tecnologie di deposizione dei materiali attivi.
Il progetto sta sperimentando anche sistemi a quadrupla giunzione, di derivazione aerospaziale-satellitare con l’obiettivo di arrivare ad efficienze superiori al 60%.
Le aree di ottimizzazione investono i quatto principali sottosistemi, sottosistema delle ottiche, sottosistema del raffreddamento, sottosistema di concentrazione, sottosistema di inseguimento.
Rispetto all’ultimo aspetto citato, interessanti le ricerche in atto, orientate ad integrare il sottosistema di tracking-inseguimento all’interno dei moduli, aspetto fondamentale se si pensa come, molto spesso, l’integrazione fra sistema di tracking e moduli/pannello sia fonte di notevoli problematiche di esercizio e gestione operativa, e che gli attuali sistemi di tracking incidono ancora significativamente (circa 20%) sul costo totale dell’impianto.
Un’altra area di studio e valutazione è quella della caratterizzazione delle celle nei vari distretti geografici, per tracciare completamente ed al meglio le caratteristiche di funzionamento delle stesse anche a fronte di alti gradienti di funzionamento connessi con rapide evoluzioni della copertura nuvolosa. Ampiamente valutati infine, anche gli aspetti ambientali delle nuove celle con valutazioni di tipi LCI (Life Cycle Inventory) con la valutazione ambientale integrata di prodotto. A questo riguardo il Dottor Timò annuncia che ERSE realizzerà a Piacenza un Laboratorio di supporto all’industria del fotovoltaico dove saranno messe a sistema le procedure di valutazione implementate.


SESSIONE II : Tecnologie Impiantistiche e Mercato

Nella sessione pomeridiana si è passati dal versante della ricerca su materiali e componenti e della produzione di celle e moduli, all’area legata alla installazione ed all’esercizio degli impianti fotovoltaici alla luce del contesto che si va prospettando.

Ad aprire la sessione pomeridiana, il Professor Roberto Caldon (Univ.Padova - Dip. Ingegneria Elettrica), che ha affrontato uno degli aspetti più spigolosi nel cammino di diffusione delle energie rinnovabili, legata alle problematiche di connessione alla rete ed alle esigenze di adeguamento delle reti elettriche di interconnessione esistenti, divenute assolutamente improcastinabili.
Dopo una completa panoramica sulle modalità di connessione alla rete, e delle modalità vigenti di ritiro dell’energia prodotta da impianti da FER, il Professor Caldon, ha manifestato l’assoluta esigenza di passare da una rete elettrica di interconnessione “passiva” come quella attuale, basata su grandi poli energetici ampiamente distribuiti sul territorio e caratterizzata da flussi assolutamente unidirezionali (dai grandi poli energetici all’utenza) ad un modello di tipo “smart-grid” o “rete intelligente”, che garantisca la migrazione verso modelli topologici di rete e di generazione assolutamente più articolati e di tipo distribuito e micro-distribuito, caratterizzato da una assoluta “bi direzionalità” dei nodi di rete che possono modulare il loro ruolo di produttore o assorbitore verso/dalla rete, con la rete vista come elemento compensatore. Nell’intervento si rileva come, nel quadro degli obiettivi internazionali, sia oramai prioritario intervenire in tal senso per non creare una situazione di un non così lontano blocco allo sviluppo delle rinnovabili, caratterizzare da discontinuità produttiva connessa con le risorse naturali utilizzate e da una oramai profonda capillarità dei nodi produttivi. Il Professor Caldon ha elencato poi, analiticamente, tutti gli aspetti di incongruenza a cui andiamo incontro con le reti odierne, come la perdita di selettività di intervento dell’attuale sistema di protezione della rete, una mutata esigenza di regolazione della tensione nei vari livelli di tensione della rete (AAT, AT, MT e BT). In questo contesto assumono grande rilevanza le tecnologie ICT (Information e Communication Technologies), che, al pari di altri settori, dovrebbero entrare più decisamente nel contesto della gestione dei diversi livelli di rete elettrica (in particolare nei livelli MT e BT). Concludendo, ad una specifica domanda, Caldon rileva come, per il passaggio da un modello di rete passivo ad uno attivo, sia necessario il sostegno pubblico, inteso come costo sociale, col quale potranno conseguirsi miglioramenti a 360 gradi, con la possibilità aggiuntiva di fornire una ampia gamma di servizi aggiuntivi, oggi assolutamente impensabile.

Interessante anche il successivo intervento del Professor Niccolò Aste (Dip. BEST-Politecnico Milano) che ha invece affrontato un altro grosso nodo per la diffusione delle fonti rinnovabili, cioè quello legato agli edifici ed alla integrazione architettonica negli stessi. Partendo dal grande peso che il Fotovoltaico ha in ambito edilizio (> 70% delle installazioni totali) e dall’assoluta esigenza di rinforzare il binomio Fotovoltaico-Architettura, Aste ha ripercorso il concetto umano dell’abitare dalla caverna alle attuali abitazioni oramai diventate assolutamente insostenibili, alla luce delle enormi deficienze energetiche che evidenziano e che portano necessariamente all’esigenza di una profonda revisione critica dell’architettura e degli standard delle tecniche di costruzione degli ultimi decenni.
Parlando poi delle NZEB (Net Zero Energy Building) cioè di edifici in cui come risultato di un livello molto alto di rendimento energetico degli immobili, il consumo totale annuale di energia primaria diviene uguale o inferiore alla produzione energetica ottenuta in loco con le energie rinnovabili, Aste ha evidenziato l’assoluta esigenza di un adeguamento normativo in tal senso, per le nuove abitazioni ed ulteriori interventi normativi nell’ambito dell’ingente patrimonio immobiliare esistente. In questo senso viene richiamato il Dlgs 192/2005, "Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia", rilevando come tale decreto non abbia ancora trovato, di fatto, nessun riflesso applicativo reale. Come in tutti gli ambiti di interazione ambientale, anche nell’ambito dell’edilizia vi è l’assoluta esigenza di un’approccio integrato fino dalle fasi progettuali con inserimento “nativo” di energie rinnovabili.
Scenari ipotizzabili prevederebbero, a partire dal 2020, l’obbligo di inserimento di impianti fotovoltaici nelle abitazioni di nuova costruzione.
Presentando poi dati prestazionali di diversi interventi effettuati in aree geografiche diverse del nostro paese, il contributo si conclude presentando alcuni interventi pilota realizzati come:

• Leaf house di Jesi (AN) - (emissioni zero) – nuovo intervento;
• Complesso Terra-Cielo di Rodano (MI) - (saldo positivo) – nuovo intervento;
• Corte Montresora di Sona (VR) – (near zero) – ristrutturazione

Relativamente agli aspetti legati alle metodologie ed al software di calcolo utilizzati per la certificazione energetica, ad una specifica domanda, il Dottor Aste ne evidenzia la inconsistenza ed obsolescenza per la loro natura di stazionarietà (metodologia risalente alla fine degli anni ’70) oramai inconsistente e forviante, e l’esigenza di migrare verso modelli di calcolo “dinamici” elaborati per anno tipo e su base di campionamento, come in essere in California. In questo si rilevano anche distonie di tutta la filiera con l’esigenza di un maggior coinvolgimento della componente degli agenti immobiliari, al momento non adeguatamente integrati nel nuovo ciclo che si dovrebbe determinare.

Gli interventi tematici vengono conclusi dal Professor Vittorio Chiesa, Politecnico Milano - Dip. Ingegneria Gestionale - Direttore Energy-Strategy Group che a fronte di una accurata indagine settoriale appena svolta, cerca di tracciare un quadro evolutivo circa l’andamento del mercato in Italia e formulare ipotesi di scenario sul Nuovo Conto Energia che, oramai ad anno avviato non si delinea ancora con chiarezza. In questo senso vengono fornite ipotesi sulla profittabilità di interventi nei tre diversi ambiti residenziale (piccoli impianti), industriale (impianti di media potenza), e centrali fotovoltaiche. Riprendendo dallo studio effettuato, poi, il Professor Chiesa traccia una stima del potenziale fotovoltaico con orizzonte 2020 prendendo in considerazione i cinque comparti più importanti rilevati e cioè:

• le nuove edificazioni residenziali con un potenziale
• le superfici commerciali della GDO (Grande Distribuzione Organizzata)
• le superfici agricole “a serra”
• i terreni incolti o a scarso rendimento agricolo (ipotizzando l’utilizzazione dell’1% di tali terreni

L’assommarsi dei vari contributi porterebbe ad un potenziale di sfruttamento in 10 anni di circa 40 GW (corrispondenti a circa 10 impianti nucleari) che porterebbe ad un trend di crescita, del tutto ipotetico, di circa 4 GWp installati/anno.
In questo contesto gli ancora isolati di filiera fotovoltaica completa italiana, sarebbe quantomeno auspicabile, anche per l’aggressività degli operatori esteri che ora più che mai, per motivi diversi, vedono il nostro paese come terra di conquista. Per far questo, ovviamente sarebbe opportuna una incisiva azione di Governo che fornisca un quadro certo dei quadri incentivanti, e tale da stimolare l’imprenditoria nazionale in tal senso.

La giornata si è poi conclusa con una tavola rotonda coordinata dal Presidente IEEE Italia Silvano Donati, Docente di Optoelettronica dell’Università di Pavia ed alla quale hanno partecipato oltre che gran parte dei relatori, anche alcuni dei più importanti attori dello scenario del fotovoltaico italiano e personaggi del mondo Universitario e della Ricerca che stanno fattivamente operando anche sugli aspetti di interdisciplinarietà delle energie rinnovabili che, se correttamente divulgate, richiedono, oltre alla integrazione delle Facoltà scientifiche, anche l’indispensabile coinvolgimento delle discipline umanistiche. Molte le problematiche dibattute, come l’alta incertezza del contesto di riferimento attuale, che impedisce anche alla imprenditoria più illuminata, scelte importanti in ricerca e sviluppo ed investimenti in nuove linee di produzione. E’ comunque importante rilevare, come del resto è emerso dal contenuto dei singoli interventi, l’elevato profilo della Ricerca italiana nel settore che, a fronte anche di una maggiore integrazione dei diversi attori: Università e Ricerca da un lato e mondo produttivo dall’altro, potrebbe esprimere enormi potenzialità che sarebbe opportuno che il sistema paese, attraverso una forte attenzione delle politiche, sapesse sfruttare al meglio.


S.S. R&S Fedimpianti srl

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