Fotovoltaico Galleggiante, energia pulita senza consumo di suolo

Immagina un’area grande come quattro campo da calcio. Immagina che quest’area sia ricoperta di pannelli fotovoltaici e immagina che.. galleggi in mezzo al mare.

Tra le innovazioni più recenti introdotte nel settore del fotovoltaico c’è un ambito di installazione particolarmente interessante e che presenta notevoli vantaggi e potenzialità rispetto al tradizionale sistema di installazione “a terra”: si tratta del Fotovoltaico Galleggiante: moduli fotovoltaici installati su piattaforme situate su laghi, corsi d’acqua, dighe o in mare aperto.

Le centrali fotovoltaiche possono produrre moltissima energia senza emissione alcuna, con adeguati sistemi di accumulo hanno ottime potenzialità di utilizzo anche su ampia scala e possono garantire un approvvigionamento continuo superando il problema dell’intermittenza produttiva. Quando si parla di grosse produzioni in scala, però, bisogna “fare i conti”, prima di ogni altra cosa, con l’occupazione di suolo: terreni agricoli, terreni industriali, boschi, pascoli.

Se, da un lato, le superfici di territorio già occupate, come i tetti degli edifici, non sono sempre sufficienti a garantire una produzione fotovoltaica soddisfacente, dall’altro lato sottrarre territorio a terreni coltivabili, pascoli, boschi e foreste solleva contraddizioni ambientali con le quali bisogna confrontarsi. Queste contraddizioni, per chi ha un minimo di coscienza ambientale, non sono assolutamente da sottovalutare.

Il fotovoltaico deve “fare i conti”, prima di tutto, con l’annosa questione dell’occupazione e del consumo di suolo.

Il fotovoltaico flottante, un po’ come l’eolico off-shore, è una nuova frontiera dell’energia pulita: un nuovo ambito di applicazione che sfrutta le immense distese acquatiche per recuperare superfici utili a produrre energie pulite. Così come per i parchi eolici, il fotovoltaico galleggiante in mare aperto potremmo definirlo il nuovo “Fotovoltaico off-shore”.

Il fotovoltaico galleggiante è costituito da pannelli fotovoltaici posti su una superficie idrica che può essere non solo quella in mare aperto, ma anche quella di laghi, corsi d’acqua o dighe. Un impianto galleggiante è fatto da tre componenti: una struttura che garantisce il galleggiamento di una piattaforma, in genere molto leggera e flessibile per “accompagnare” il moto ondoso senza rompersi, una piattaforma di sostegno per i moduli fotovoltaici e, infine, i pannelli fotovoltaici con i relativi connettori e inverter. La struttura galleggiante a supporto dei pannelli può permettere di “inseguire” la luce del sole per ottimizzare al meglio la generazione di energia.

I vantaggi produttivi ed economici del fotovoltaico galleggiante

Il fotovoltaico flottante viene presentato spesso come una valida alternativa perchè presenta alcuni vantaggi e peculiarità rispetto alle tradizionali installazioni “a terra”. Il primo importante vantaggio è quello derivante dalla rifrazione dell’acqua. La capacità dell’acqua di riflettere e amplificare la luce solare permette all’impianto di captare maggiori quantità di luce e di generare più energia: la rifrazione dell’acqua aumenta, di fatto, l’efficienza dell’impianto.

Non solo: le installazioni in ambiente acquatico permettono di mantenere i moduli a temperature più “fresche” evitando il surriscaldamento delle celle. La temperatura più bassa dei moduli garantisce una maggiore produttività delle celle. Il surriscaldamento dei pannelli che avviene, invece, nelle installazioni a terra provocano in alcuni periodi dell’anno significativi cali di rendimento nonostante livelli ottimali di irraggiamento. Ogni pannello fotovoltaico, infatti, ha una temperatura ottimale di funzionamento tra i 20 e 25 gradi, all’aumentare della temperatura diminuisce il rendimento delle celle.

L’acqua, inoltre, si presta bene ad alimentare un eventuale impianto di raffreddamento dei moduli realizzato ad hoc.

Un altro vantaggio di un impianto fotovoltaico galleggiante è la “flessibilità”: la possibilità, cioè, di orientare agevolmente i pannelli verso la luce solare e di realizzare un sistema “ad inseguimento” in grado di elevare nel complesso il rendimento produttivo dell’impianto. Una piattaforma galleggiante, in altre parole, può ruotare facilmente in direzione del sole.

Ultimo, ma non meno importante, punto di forza di un sistema flottante è la “modularità” del sistema: non avendo particolari limiti di spazio una struttura galleggiante può essere facilmente implementata a moduli e scalare alle dimensioni di un vero e proprio parco fotovoltaico dell’ordine delle decine di Megawatt di potenza. E’ possibile realizzare impianti di dimensioni e forme variabili e creare vere e proprie “isole” galleggianti di pannelli fotovoltaici.

Nel complesso, potremmo dire, il fotovoltaico installato “in acqua” ha il vantaggio di avere un ambiente favorevole alla maggiore produttività ed alla maggiore scalabilità rispetto ai tradizionali sistemi a terra.

I vantaggi ambientali

Come detto, il vantaggio ambientale principale degli impianti su acqua è quello del minore consumo di suolo. Realizzando impianti fotovoltaici off-shore si risparmia terreno ai boschi, ai pascoli ed alle coltivazioni.

Ma le piattaforme fluttuanti possono essere utilizzate anche per altri scopi: nei paesi caldi, ad esempio, possono avere l’effetto di ridurre il processo di evaporazione dei laghi, preservando l’ecosistema acquatico sottostante.

Gli svantaggi del fotovoltaico flottante

Se, da un lato, le installazioni “in acqua” presentano ottime potenzialità dal punto di vista del rendimento, dall’altro presentano alcuni svantaggi con cui la tecnologia e l’ingegneria devono fare i conti.

Nell’investimento bisogna prevedere i costi di realizzazione decisamente superiori ed i costi di un sistema di trasporto dell’energia “a terra”. Questa spesa, in diversi casi, viene ammortizzata dalla maggiore produttività dell’impianto.

Altro punto critico delle installazioni in mare aperto è, sul lungo periodo, l’effetto corrosivo della salsedine che, nel tempo, mette a dura prova la superficie dei pannelli e tutti i cablaggi utilizzati nell’installazione.

Un altro punto critico delle installazioni off-shore è il rischio delle onde: in situazioni di “onde grosse” la solidità della struttura, se non è abbastanza flessibile e se non prevede un adeguato sistema di “ammortizzatori”, può essere messa a dura prova. Su questo l’università di Vienna ha prototipato un sistema di galleggiamento in grado di mitigare questi rischi utilizzando l’elio e grandi “palloni flessibili” (qui ulteriori informazioni).

Per concludere

Nel complesso, questa “nuova frontiera” del fotovoltaico presenta caratteristiche e potenzialità molto interessanti e sembra in grado di mitigare anche alcuni degli svantaggi dei tradizionali impianti fotovoltaici a terra.

Il fotovoltaico galleggiante può essere realizzato su qualsiasi superficie idrica: possono essere utilizzate sia proprietà pubbliche sia private. Permette inoltre di sfruttare in modo produttivo spazi altrimenti inutilizzati come cave, invasi o superfici di dighe. Può inoltre utilizzare parzialmente superfici di laghi, fiumi e mare, sfruttando in maniera poco invasiva nuovi spazi per la generazione di energia pulita.

La presenza dell’acqua permette inoltre di far lavorare le celle a temperature ottimali ed, eventualmente, di realizzare in maniera agevole sistemi di raffreddamento che utilizzino la stessa acqua sui quali vengono realizzati gli impianti. La superficie dell’acqua, infine, riflettendo la luce del sole, crea le condizioni per un irraggiamento ottimale in grado di elevare il rendimento dei pannelli.