Nozioni di base: L’economia del fotovoltaico

 

 

L’economia

 

La potenza prodotta da un campo fotovoltaico è il risultato di tre fattori: della zona, dell’efficienza e dell’insolazione. Il fattore di capacità, o ciclo di lavoro, del fotovoltaico è relativamente basso, oscilla tipicamente da 0,10 a 0,30 secondo il grado d’insolazione che varia per latitudine e condizioni climatiche, e ovviamente dal luogo con variazione da circa 2,5 a 7,5 ore di sole al giorno. I pannelli sono classificati in condizioni standard dalla loro potenza di uscita (produzione). La corrente continua in uscita è il prodotto del valore di potenza moltiplicato per il numero dei pannelli moltiplicato per il valore dell’insolazione moltiplicato per il numero di giorni. La luce ricevuta dalla matrice è influenzata da una combinazione d’inclinazione, monitoraggio del sole (sistemi tracker) e ombreggiatura. Il monitoraggio aumenta il rendimento, ma anche il costo d’installazione e manutenzione. Un tracker biassiale può aumentare il livello dell’insolazione effettiva di circa 35-40 per cento, mentre gli effetti della temperatura possono ridurre l’efficienza del 10%. La corrente elettrica alternata in uscita è circa il 25% in meno di quella continua prodotta a causa di varie perdite tra cui l’effettiva efficienza del convertitore di frequenza (inverter).

Ad esempio, per una schiera di 4 kW a Parigi, dove l’insolazione media è 3.34 ore di sole al giorno, l’annuale energia in uscita (corrente alternata) sarebbe di circa 3.34 (ore di sole) x 4 (nominale potenza prodotta)x 365 (giorni al anno) x 0.75 (perdite varie nel convertire la corrente continua a corrente alternata) = 3657 kilowattora, e la produzione mensile, considerando tutti i fattori della precedente equazione, sarebbe compresa tra le 67 kWh di dicembre a 498 kWh nel mese di luglio.

Il clima influenza fortemente la rendita di un impianto. La produzione di energia mensile e annuale varia notevolmente da anno ad anno (da +/- 40% mensile a +/-20% su base annua). I valori d’insolazione pubblicati comprendono normalmente le medie di un lasso di dieci anni, e a lungo termine, il valore di produzione stimato tende ad avere un’accuratezza del 10-12 per cento. Ci sono molti siti di dati in tempo reale che possono essere monitorati e comparati.

Incentivi finanziari per il fotovoltaico, come ad esempio tariffe di favore per la vendita dell’energia prodotta, sono stati spesso offerti ai consumatori di energia elettrica onde installare e utilizzare sistemi di produzione di energia elettrica solare. Il governo ha a volte anche offerto incentivi all’industria del fotovoltaico necessari per competere al fine di incoraggiarli di espandere il settore verso regioni geografiche non proprio redditizie, laddove il costo dell’energia elettrica fotovoltaica generata è superiore al costo della rete esistente. Tali politiche sono attuate per promuovere l’indipendenza energetica nazionale o territoriale, creare posti di lavoro ad alta tecnologia e ridurre le emissioni di anidride carbonica che causano il riscaldamento globale. Grazie a tali politiche di espansione, i pannelli solari diventano meno costosi, poiché più persone li utilizzano e più ne comprano, le aziende aumentano la produzione per soddisfare la domanda e così il costo e il prezzo dovrebbero scendere ancora, negli anni a venire.

L’efficienza delle celle solari varia dal 6% per le celle amorfe a base di silicio fino al 43,5% per le celle fotovoltaiche a concentrazione solare e architettura multigiunzionale. L’efficienza di conversione dell’energia delle celle solari invece attualmente disponibili in commercio per il fotovoltaico è di circa il 14-22 per cento.

A partire dal 2011, il prezzo dei moduli fotovoltaici per MW è sceso del 60% confrontato all’estate del 2008 (secondo le stime di Bloomberg New Energy Finance), mettendo così l’energia solare per la prima volta su un piano competitivo contro il prezzo di vendita al dettaglio del energia elettrica della rete, in un numero di paesi soleggiati.

 

Il “vero” costo dell’energia elettrica (LCOE), il costo dell’elettricità generato da diverse fonti misura il costo della produzione di elettricità includendo l’ammortizzazione del capitale finanziario iniziale, il ritorno sull’investimento, come anche il costo operativo, del combustibile, e dell’indispensabile manutenzione. Il prezzo viene normalmente misurato in unità monetarie locali divise per unità di misura di lavoro dell’elettricità prodotta, ad esempio centesimi-per-kilowattora per piccoli numeri, oppure euro-per-megawattora per le quantità maggiori.
Il LCOE del fotovoltaico dunque è competitivo messo a confronto delle fonti convenzionali di energia elettrica in un elenco sempre crescente di regioni geografiche, in particolare quando s’include l’intervallo medesimo di produzione, giacché l’elettricità vale di più durante il giorno che di notte. C’è stata una forte concorrenza nella catena di approvvigionamento e questo fatto non può che migliorare ulteriormente il “vero” costo dell’energia fotovoltaica, costituendo così una minaccia crescente per il predominio delle fonti di combustibili fossili della produzione elettrica nei prossimi anni. Col passare del tempo, le tecnologie per le energie rinnovabili diventeranno in genere meno costose, mentre il costo dei combustibili fossili è destinato ad aumentare.

Meno costa l’energia fotovoltaica e più favorevolmente si confronta con l’energia prodotta con modi convenzionali e diventa più attraente per servizi pubblici e per i consumatori di energia in tutto il mondo. L’energia solare per servizi pubblici per esempio può essere attualmente prodotta in California a prezzi ben al di sotto i 100 dollari a megawattora (cioè 0,10$/kWh) il che costa meno della maggior parte degli altri metodi di produzione, inclusi quelli finora a basso costo di esecuzione come il gas naturale. Un’ulteriore riduzione dei costi dei moduli fotovoltaici può anche stimolare la domanda da mercati di consumo in cui il costo del fotovoltaico si confronta molto favorevolmente al costo delle tariffe elettriche al dettaglio.

A partire dal 2011, il costo del fotovoltaico è sceso ben al di sotto di quello del nucleare ed è destinato a ridursi ulteriormente. Il prezzo medio di vendita di celle solari come effettuata dal gruppo Solarbuzz è sceso da 3,50 dollari per watt a 2,43$/watt nel corso del 2011.

Nell’impiego di grandi installazioni, sono stati raggiunti prezzi al di sotto del dollaro per watt. Un prezzo per modulo di 0,60 euro / watt è stato pubblicizzato per un accordo quinquennale per un impianto a larga scala nel mese di aprile 2012. In alcune località, il fotovoltaico ha raggiunto la famosa “grid parity” (parità di rete), che di solito è definita come la parità dei costi dell’energia di produzione fotovoltaici con i prezzi alla vendita a dettaglio della rete (anche se spesso rimangono ancora al di sopra dei prezzi delle centrali ad alimentazione di carbone o gas senza calcolare però il costo della loro distribuzione). In aggiunta l’energia fotovoltaica viene generata durante un momento della giornata che è vicino al picco della domanda (lo precede di poco) specialmente in ecosistemi di energia elettrica con elevato utilizzo del aria condizionata. Generalmente, è ormai evidente che, dato un prezzo del carbonio di 50 dollari al tono, che fa aumentare il prezzo delle centrali elettriche a carbone di 5 centesimi a kilowattora, il fotovoltaico avrà costi competitivi nella maggior parte delle regioni. Il prezzo in calo del fotovoltaico si è riflesso in rapida crescita d’impianti, per un totale di circa 23 GW nel 2011. Anche se si aspetta un consolidamento della corsa, è probabile che nel 2012, grazie al supporto dei tagli nei grandi mercati della Germania e ovviamente dell’Italia, una forte crescita sembra destinata a continuare per il resto del decennio. Addirittura secondo una stima provvisoria, gli investimenti totali nelle energie rinnovabili per il 2011 sono superiori agli investimenti nelle centrali di produzione a base di carbonio.

 

Infine nel caso di autoconsumo i tempi di ammortamento sono calcolati in base alla quantità di energia elettrica che non è portata dalla rete. Ad esempio, in Germania, con prezzi dell’energia elettrica di 0,25 Euro / kWh e un’insolazione di 900 KWh /KW, 1kWp risparmia 225 € l’anno e con costi d’installazione di 1700 euro / KWp significa che l’impianto si ripaga in meno di sette anni.

 

 

Seguiteci nella quarta parte dell’articolo, dove parleremmo di applicazioni odierne del fotovoltaico, dei vantaggi e degli svantaggi, alla prossima…

Nozioni di base: L’economia del fotovoltaico
Vota questo articolo