Nell’ambito della presente ricerca di sistema "Energie Rinnovabili per il sistema Elettrico – Energia solare fotovoltaica", è stato redatto il presente rapporto riguardante future possibili applicazioni su grande scala della tecnologia fotovoltaica, finalizzate alla produzione di grandi quantità di energia elettrica. Il contenuto tiene conto della partecipazione CESI al gruppo di studio promosso dall’International Energy Agency (IEA), denominato Photovoltaic Power Systems (PVPS). Il tema specifico, sviluppato all’interno del Task VIII, riguarda appunto uno studio di fattibilità di Sistemi di Generazione di Potenza su grande Scala (nel seguito VLS-PV, dall’inglese "Very Large Scale Photovoltaic Power Generation Systems"), aventi potenze di picco complessive comprese tra le decine MW e alcuni GW, quindi assolutamente al di fuori degli standard tipici delle applicazioni fotovoltaiche, che in genere non superano 3.5 MW. L’energia solare può essere sfruttata su grande scala solo se si dispone di grandi estensioni, ed un’opzione naturale è quella dell’utilizzo dei deserti. L’ipotesi è avvenieristica e di lungo periodo, ma nei Paesi con le più forti industrie del settore fotovoltaico gli studi di fattibilità sono già affrontati con interesse e si iniziano a prospettare programmi dimostrativi. Il nostro sistema elettrico non si troverebbe tra quelli meno interessati rispetto agli obiettivi espressi dal concetto di VLS – PV. L’Italia ha conseguito una significativa esperienza nella realizzazione di grandi impianti fotovoltaici connessi alla rete e come tale sarebbe un buon candidato alla partecipazione a programmi futuri sui VLS-PV. D’altra parte l’Italia è un paese fortemente dipendente dall’importazione di combustibili e può avere interesse allo sviluppo di iniziative che consentano di importare energia in forme diversificate, investendo con la tecnologia di cui dispone. In tal senso si è ritenuto interessante seguire questi studi di fattibilità ed in particolare lo sviluppo di un "case study" riguardante un impianto nel deserto del Sahara, ubicato cioè in un’area prossima al nostro Paese verso la quale si può prevedere in futuro l’intreccio di rapporti commerciali crescenti. Lo studio, nel suo complesso, ha affrontato temi legati alla tecnologia e ai costi dei sistemi, in particolare la definizione del concetto di sistema VLS-PV e la sua applicazione nei grandi deserti della

terra, la valutazione delle risorse in termini di energia solare, lo stato della tecnologia dei sistemi fotovoltaici di potenza connessi alla rete sino ad oggi realizzati (fino a 3 MW), il confronto tra sistemi fissi e ad inseguimento per l’applicazione specifica, la valutazione del costo della potenza e dell’energia prodotta da sistemi di grande taglia, la tecnologia di trasmissione della potenza elettrica (AC e DC) necessaria per trasportare l’energia prodotta dal punto di generazione a quello di utilizzazione. Il case study di impianto nel Sahara considera in particolare: null il progetto di una linea di produzione da 5 MW per la costruzione di moduli fotovoltaici in silicio, con l’analisi dei costi e dell’impegno di personale per arrivare alla determinazione del costo capitale per kW di picco; null l’analisi di diverse soluzioni progettuali costituite da tre tipi di impianti: uno, singolo da 1.5 GW, oppure 30 impianti da 50 MW, oppure 300 impianti da 5 MW e dei relativi sistemi di trasmissione dell’energia valutati in funzione della opportunità tecnica e della convenienza dei costi; null una valutazione degli effetti del fotovoltaico in rete, con analisi dei requisiti e dei benefici A titolo di confronto, nel rapporto è citato anche uno studio giapponese riguardante un’applicazione nel deserto di Gobi. Il Giappone è particolarmente attivo in questo settore. Si rammenta che un’agenzia del Ministero degli Affari Esteri, la JICA (Japanese International Cooperation Agency), ha effettuato in passato investimenti non solo finanziari ma anche tecnici e di risorse umane per l’implementazione di sistemi PV in paesi dell’Africa e dell’Asia, ed ha già mostrato evidente interesse alle iniziative legate ai grandi sistemi PV e per le quali il Giappone è certamente leader assoluto (nella seconda metà del 2000 Sanyo ha iniziato la costruzione di una nuova centrale solare da 3.4 MW). Lo studio qui citato riguarda un impianto modulare da 1 GW diviso in unita da 10 MW, ciascuna divisa in sottounità da 1 MW. Anche in questo caso l’obiettivo è di determinare il costo dell’energia prodotta. Occorre precisare che questi studi sono ancora ad uno stadio iniziale. Si propongono ancora moduli al silicio, ma già oggi si è in grado di dire che non sarà questa la tecnologia vincente per applicazioni su grande scala perché non è possibile ridurre i costi oltre certi limiti, non vi è sufficiente disponibilità di materiale per la fabbricazione di substrati e celle solari e, infine, i processi di costruzione sono tecnologicamente complessi e costosi. Si dovrà prevedere un utilizzo di moduli a film sottile, prodotti in quantità molto grande con processi rapidi e poco inquinanti. Alcune nuove tecnologie appena messe a punto nei vari laboratori di ricerca prevedono un approccio molto più rispettoso dell’ambiente. Negli Stati Uniti ad esempio non sarà più possibile produrre moduli il cui processo di costruzione non soddisfi i criteri di rispetto ambientale espressi nelle norme e nelle leggi più recenti e che non siano a fine vita del tutto riciclabili. Il concetto appena espresso ha una forte ricaduta sulla questione dei costi dell’energia prodotta e degli investimenti, davvero consistenti, richiesti per installare impianti da uno o più GW (5000 – 10000 miliardi di Lire). Costi dell’energia di circa 600 Lire/kWh (risultato dello studio giapponese per il

deserto del Gobi) sono ancora alti ma le simulazioni mostrano che è possibile scendere con certe ipotesi ottimistiche sotto le 200 Lire/kWh. Del resto molti ricercatori ritengono che questi costi siano alla portata dei sistemi ad altissima concentrazione con celle ad efficienza 30% che però non appaiono oggi una scelta proponibile per impianti nel deserto.