Il primo è più indicato per produrre elettricità a basso costo e su larga scala, mentre il secondo risulta più vantaggioso quando sono prioritari programmabilità, accumulo, flessibilità e integrazione con i processi industriali.
Il fotovoltaico produce oltre il doppio dell’energia per metro quadrato di suolo occupato rispetto al solare a concentrazione e si conferma la tecnologia più adatta all’intero territorio nazionale, grazie alla capacità di sfruttare le diverse componenti della radiazione solare: diretta, diffusa e riflessa.
È quanto emerge da uno studio ENEA pubblicato sulla rivista Energies, che ha messo a confronto le prestazioni delle due tecnologie in quattro località italiane.
Il solare a concentrazione, che necessita di elevati livelli di radiazione solare diretta, mantiene tuttavia un’elevata competitività nelle regioni centro-meridionali. Rispetto al fotovoltaico, inoltre, offre la possibilità di accumulare energia termica, consentendo una produzione elettrica più stabile e programmabile.
I ricercatori hanno analizzato il potenziale solare dell’intero territorio nazionale, calcolando la radiazione globale[1] e quella diretta[2] che rappresentano i due indicatori per valutare rispettivamente il potenziale del fotovoltaico e del solare a concentrazione.
I risultati evidenziano nette differenze tra Nord e Sud: la radiazione globale presenta valori medi annui generalmente compresi tra 1400 e 1900 kWh per metro quadrato, con livelli più bassi nelle aree alpine e settentrionali (inferiori a 1300 kWh/m²) e più elevati al Sud e nelle isole (con picchi di oltre 1900 kWh/m²). Anche la radiazione diretta mostra una marcata variabilità territoriale, con i valori più elevati in Sicilia, Sardegna e nelle regioni meridionali.
“Tuttavia, rispetto alla radiazione globale, quella diretta è più variabile e sensibile alle condizioni atmosferiche e alla conformazione del territorio: si tratta di un aspetto rilevante nella scelta dei siti più adatti al solare a concentrazione, per il quale un valore di radiazione diretta superiore a circa 1800 kWh/m² anno rappresenta un primo indicatore di convenienza”, spiega uno degli autori dello studio, Giampaolo Caputo, ricercatore ENEA del Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili.
Successivamente, lo studio ha confrontato un impianto solare a concentrazione[3] e un impianto fotovoltaico[4] da 1 MW di potenza, attraverso simulazioni condotte in quattro località rappresentative del territorio italiano: Montalto (Lazio), Val Basento (Basilicata), Ferrara (Emilia-Romagna) e Priolo (Sicilia). Nel caso del solare a concentrazione, Priolo mostra le migliori prestazioni durante tutto l’anno, con un fattore di capacità (rapporto tra energia effettivamente prodotta e quella massima producibile dall’impianto) che nei mesi estivi raggiunge il 78% e resta elevato anche nelle stagioni intermedie. Di conseguenza, è anche il sito con la maggiore produzione elettrica mensile, con picchi di 530-570 MWh tra luglio e agosto, e con la produzione annua più alta (circa 4100 MWh).
Montalto e Val Basento mostrano prestazioni simili, ma leggermente inferiori con un fattore di capacità estivo del 70-76% e una produzione mensile massima tra 520 e 565 MWh. Su base annua, Montalto produce circa 3900 MWh e Val Basento circa 3700 MWh. Ferrara, infine, registra le prestazioni più basse sia in termini di efficienza dell’impianto sia di produzione elettrica annua (circa 3400 MWh), in linea con la minore disponibilità di risorsa solare.
Sul fronte del fotovoltaico, Priolo conferma le migliori prestazioni tra i quattro siti analizzati, con il fattore di capacità mensile più elevato (oltre il 31% a luglio) e la più alta produzione mensile di energia elettrica (circa 235 MWh), che si traduce nella massima produzione annua (1720 MWh). Montalto e Val Basento mostrano prestazioni intermedie e comparabili, con produzioni annue pari rispettivamente a circa 1640 MWh e 1600 MWh, mentre Ferrara registra il valore più basso di sfruttamento della capacità fotovoltaica installata, con una produzione annua di circa 1470 MWh.
L’uso del suolo rappresenta un ulteriore elemento di differenziazione tra le due tecnologie. Un impianto solare a concentrazione da 1 MW, comprensivo del campo solare e del sistema di accumulo termico, richiede complessivamente circa 50 mila m², mentre un impianto fotovoltaico di pari potenza nominale (composto da 1818 moduli) occupa circa 10 mila m². In termini di produzione per unità di superficie, il fotovoltaico risulta più efficiente: genera tra 147 e 172 kWh per metro quadrato all’anno, contro i 67,5-81,5 kWh/m² del solare a concentrazione. “Questa maggiore efficienza nell’uso del suolo rende il fotovoltaico particolarmente adatto ai contesti con disponibilità di terreno limitata, mentre il solare a concentrazione richiede una pianificazione territoriale più accurata”, aggiunge Caputo.
Dal punto di vista economico, il fotovoltaico presenta un costo medio di produzione dell’energia elettrica lungo l’intero ciclo di vita dell’impianto[5] più basso rispetto al solare a concentrazione, consentendo una produzione di elettricità a costi inferiori. Tuttavia, il maggiore costo del solare a concentrazione va valutato alla luce del valore aggiunto che questa tecnologia offre: produzione elettrica più stabile, accumulo di energia sotto forma di calore, maggiore flessibilità e integrazione nella rete, con minori esigenze di curtailment, cioè di riduzione forzata della generazione in caso di eccesso di produzione. Inoltre, il solare a concentrazione può fornire calore per processi industriali a media e alta temperatura, contribuendo alla decarbonizzazione dei settori più difficili da elettrificare. “Lo studio evidenzia quindi che fotovoltaico e solare a concentrazione possono essere complementari nella transizione energetica: il primo è più indicato per produrre elettricità a basso costo e su larga scala, mentre il secondo risulta più vantaggioso quando sono prioritari programmabilità, accumulo, flessibilità e integrazione con i processi industriali”, conclude il ricercatore ENEA.
fonte: Enea
- [1] GHI – Global Horizontal Irradiance data dalla somma tra radiazione diffusa orizzontale e radiazione diretta normale moltiplicato il coseno dell’angolo zenitale
- [2] DNI – Direct Normal Irradiance
- [3] CSP – Concentrating Solar Power a collettori parabolici lineari, basato sulla tecnologia ENEA a sali fusi, dotato di 8 ore di accumulo termico
- [4] Con inseguimento su un singolo asse con logica backtracking
- [5] LCOE – Levelized Cost of Energy
