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Un mare di pannelli

Un mare di pannelli

Nelle ultime due settimane ci siamo occupati degli impianti eolici come fonti di “energia pulita” o “green energy”, come si sente dire spesso. Continuiamo a trattare questo argomento perché è di fondamentale importanza ai fini della “transizione energetica” prevista anche nel PNRR. Oggi ci occupiamo di “impianti fotovoltaici flottanti” o semplicemente “solari flottanti”. Vediamo quali sono le loro caratteristiche, i loro vantaggi e svantaggi, e gli impatti sull’ambiente. Con i suddetti termini, ci si riferisce a impianti fotovoltaici disposti non sulla terraferma ma sull’acqua. Questi impianti sono provvisti degli stessi pannelli fotovoltaici usati per i comuni impianti terrestri ma utilizzano specifiche tecnologie per potere galleggiare (o “flottare”, dall’inglese “to float”).

In generale, i pannelli fotovoltaici sono posizionati su strutture galleggianti, dei pontoni di solito, che vengono ancorate o fissate alle coste dello specchio d’acqua nel modo più adeguato alla situazione. Essi, oltre ovviamente al mare, possono essere installati su: invasi e laghi artificiali, realizzati per la produzione di energia idroelettrica; bacini per acque potabili; laghetti per irrigazione agricola; impianti di trattamento delle acque reflue per la rimozione dei contaminanti; vasche di sedimentazione (la sedimentazione è un processo che prevede la separazione della parte liquida da quella solida); cave e miniere abbandonate anche per evitare, come spesso accade, che vengano trasformate in discariche abusive.

I vantaggi associati agli impianti solari flottanti rispetto agli impianti fissi sulla terraferma sono molti: 1) consumo di suolo minimo: gli impianti galleggianti sono costruiti sull’acqua e quindi non consumano suolo, salvo che per gli impianti che servono per la connessione alla rete elettrica generale. Inoltre, non prevedono la realizzazione di costruzioni ed infrastrutture che renderebbero difficile in fase di dismissione il ripristino dello stato ambientale preesistente. 2) Risparmio di acqua: “appoggiare” i pannelli su di una superficie come l’acqua permette di ridurre fino all’80% la sua evaporazione, in modo da poter utilizzare la risorsa per altre attività (usi irrigui o consumo umano). 3) Aumento dell’efficienza dell’impianto: l’acqua infatti riduce le temperature di lavoro del fotovoltaico, aumentandone allo stesso tempo il rendimento e la durata dell’impianto nel tempo. Studi e rilevazioni svolti sugli impianti già operanti dimostrano che la resa dei pannelli è più alta rispetto agli impianti installati sulla terraferma, dove le alte temperature raggiunte in estate in prossimità del suolo riducono sia la resa che la vita utile dei pannelli. In queste condizioni, a parità di dimensioni e altre caratteristiche dell’impianto, l’energia elettrica prodotta da un impianto flottante rispetto ad uno su terraferma può aumentare dal 7 al 15%. 4) Manutenzione ridotta per quanto attiene alla polvere: sull’acqua i pannelli non hanno bisogno delle frequenti pulizie richieste a terra poiché nell’aria sopra la superficie dell’acqua il quantitativo di polveri è ridotto rispetto alla terraferma, in quanto la maggior parte delle polveri che il vento alza dal suolo nei pressi dello specchio d’acqua non riesce a superare la riva. Inoltre, non è necessario il taglio della vegetazione che cresce normalmente sotto gli impianti a terra e la preparazione iniziale del sito è ridotta al minimo, non essendo necessarie opere di livellamento del terreno).

4) Raffreddamento e inseguimento solare, cioè l’orientazione favorevole del pannello rispetto ai raggi solari, più economici. 5) Maggiore riciclabilità: a causa della quasi totale assenza di infrastrutture fisse, l’utilizzo di materiali non riciclabili per gli impianti solari flottanti è minore. In particolare, per la costruzione di tali impianti si utilizza una maggiore percentuale di materiali riciclabili, come alcune materie plastiche ma, soprattutto, acciaio e alluminio. 6) Cave dismesse: il riempimento d’acqua di cave abbandonate per posizionarvi un impianto solare flottante evita anche di trasformarle, come spesso accade, in discariche abusive. 7) Storage integrato, consistente in un dispositivo di accumulo installato dietro ciascun pannello. Tale sistema rende le installazioni energeticamente autonome. Tuttavia, il foltovoltaico galleggiante non è esente dal presentare alcuni svantaggi che gli impianti a terra non hanno, soprattutto quando l’impianto è in mare; in questo caso, è necessaria una competenza tecnologica specializzata a causa delle condizione ambientali difficili e molto diverse da quelle che si possono incontrare su un bacino acqueo terrestre, quali: 1) le condizioni meteo-marine con onde più grandi e venti più forti; 2) l’ancoraggio o l’ormeggio più complicati per la presenza di maree e correnti; 3) la salinità dell’acqua che corrode i componenti; 4) l’insediamento degli organismi marini (“fouling” dall’inglese to foul, che vuol dire sporcare) sulle strutture che può interferire con la loro funzionalità e necessitare dell’uso di pitture “antivegetative”. Pertanto, i costi di manutenzione e realizzazione in mare sono più alti che su acqua dolce. Il posizionamento a mare, però, può essere abbinato a sistemi produttivi come la piscicoltura. Il primo sistema fotovoltaico galleggiante, un impianto pilota, è stato costruito nel 2007 sull’isola di Honshu, in Giappone, ricca di specchi d’acqua dolce. Altri impianti sperimentali sono stati realizzati in Francia, Italia, Corea del Sud, Spagna e Stati Uniti. La prima installazione commerciale è stata quella da 175 kiloWatt realizzata in California nel 2008 dall’azienda vinicola ‘Far Niente Winery’.

Il sistema galleggia su una riserva d’acqua irrigua e la soluzione è stata scelta per non sottrarre terreno alle vigne. I più grandi impianti fotovoltaici flottanti si trovano in Cina e a Singapore. Nella prima, l’impianto è stato realizzato in un lago creatosi per subsidenza (cioè, abbassamento della superficie terrestre) all’interno di una ex miniera di carbone, nella provincia dello Anhui, con una potenza installata di 40 MW. La potenza installata è il livello massimo di potenza prelevabile dall’impianto quando è a pieno regime. A Singapore, sul bacino idrico di Tengeh, il parco solare galleggiante è composto da 122mila pannelli, ancorati al fondo marino, su un’area di 45 ettari e con una potenza installata di 60 megawatt; il parco fotovoltaico è grande all’incirca come 45 campi da calcio. Si tratta di uno dei più importanti sistemi fotovoltaici galleggianti operativi al mondo e consente a Singapore di essere uno dei pochi paesi ad avere un sistema di trattamento delle acque alimentato a energia solare. In Europa, il più grande parco fotovoltaico galleggiante è stato realizzato nel lago di Bomhofsplas, in Olanda. Il lago deriva dall’allagamento di una cava di sabbia e ha un’estensione di 18 ettari. L’impianto fotovoltaico, dalla potenza installata 27.4 MW, è attualmente in funzione ed è in grado di soddisfare il fabbisogno di energia elettrica di circa 7.200 abitazioni e rappresenta il più grande progetto mai realizzato al di fuori della Cina. E in Italia? Questa tecnologia nel nostro paese non è ancora decollata. Emilio Campana, direttore del Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per Energia e Trasporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche pensa che il fotovoltaico galleggiante in Italia non sia una soluzione per la fornitura di grandi quantità di energia ma una soluzione adatta a piccoli fabbisogni locali, a zone poco servite da infrastrutture a terra, o isole con basso bisogno di elettricità, oppure che possa essere posta a sostegno di attività particolari, come gli impianti di acquacoltura, per le operazioni connesse alla filiera ittica.

A questo proposito, ben si presta il mare Adriatico, che è un mare già particolarmente tranquillo, dove piccoli impianti potrebbero rappresentare una soluzione per il riuso delle piattaforme, oltre un centinaio, essenzialmente usate per l’estrazione di gas, molte delle quali non più attive. Tra le prime regioni a promuovere il fotovoltaico galleggiante c’è l’Emilia Romagna che incentiva l’installazione di impianti soprattutto nelle cave dismesse, purché non sia previsto un recupero ambientale della cava che contempli interventi mirati al ripristino delle condizioni d’origine mediante piantumazione e ripristino della vegetazione. Sempre nel caso del riutilizzo delle cave, la Giunta Regionale ha posto alcune condizioni vincolanti in tema di tutela ambientale che prevedono che la superficie dell’invaso occupata non superi il 50% dell’estensione dello specchio d’acqua; che i pannelli si concentrino in maggior parte al centro del bacino per non ostacolare la nidificazione e lo svezzamento dei volatili, che avviene lungo le rive; che i pannelli non siano posizionati dove si registrano meno di 3 metri d’acqua, perché i volatili si procacciano il cibo soprattutto in acque poco profonde. Ritengo che questi vincoli debbano essere recepiti anche dalle altre regioni. Proprio in Emilia-Romagna sono state poste le basi per la nascita dell’impianto più grande d’Europa che sorgerà nel bacino di Bubano presso il Comune di Mordano (Bologna). In Trentino, nel Comune di Sella Giudicarie (Trento), verrà realizzato il primo impianto fotovoltaico flottante su di un bacino idroelettrico. Ovviamente, per quanto riguarda il trasferimento dell’energia prodotta sulla terraferma, anche questi impianti si avvalgono di cavi che scorrono sul fondo con le stesse conseguenze negative degli impianti eolici in mare. Da quanto sin qui detto, il maggiore impatto degli impianti solari flottanti sembra essere quello sul paesaggio. Ma si sa, non si può avere tutto! Se vogliamo e dobbiamo ridurre la produzione dei gas serra, a qualcosa dobbiamo rinunciare!

Ester Cecere
Primo ricercatore Cnr Taranto