Parchi fotovoltaici: verso la transizione energetica
Tutte le informazioni utili e qualche curiosità sui parchi solari
La crescita di installazioni fotovoltaiche sta aumentando esponenzialmente in tutto il mondo. Sempre più persone stanno decidendo di passare all’energia solare per salvaguardare l’ambiente e ridurre i costi in bolletta.
Ci sono varie tipologie di installazioni fotovoltaiche: residenziali sui tetti delle abitazioni, industriali, oppure montati a terra, uno accanto all’altro, per creare enormi impianti fotovoltaici. Quest’ultima tipologia si riferisce ai cosiddetti parchi fotovoltaici, strutture in cui sono raggruppati numerosi pannelli solari che generano energia pulita per il nostro ambiente.
In questo articolo ti spiegheremo nel dettaglio la realtà di questi parchi solari, il loro funzionamento, il loro contributo ai processi della transizione energetica e anche qualche curiosità.
Sei pronto? Iniziamo!
Cosa sono i parchi fotovoltaici
Iniziamo questo articolo vedendo nello specifico cosa intendiamo con parchi fotovoltaici!
Un parco fotovoltaico è un'area dedicata all'installazione di impianti fotovoltaici, ovvero sistemi che convertono l'energia solare in energia elettrica. Questi parchi fotovoltaici sono costituiti da un insieme di pannelli solari fotovoltaici montati su appositi supporti, come strutture a terra o su coperture di edifici.
Nei parchi fotovoltaici viene dunque sfruttata la luce solare per generare elettricità attraverso il processo di conversione fotovoltaica. L'energia così prodotta può essere immessa nella rete elettrica per l'alimentazione di abitazioni, aziende o altre strutture, contribuendo all'approvvigionamento di energia da fonti rinnovabili e sostenibili. Questi parchi fotovoltaici sono parte integrante degli sforzi per promuovere l'energia solare e ridurre la dipendenza da fonti energetiche non rinnovabili. Gli impianti fotovoltaici all'interno dei parchi fotovoltaici possono variare in dimensioni, a seconda della quantità di energia che si intende produrre.
Possono essere installati su terreni precedentemente inutilizzati o dedicati specificamente a questo scopo. In alcuni casi, i pannelli possono anche essere posizionati su terreni agricoli, dando vita a parchi fotovoltaici agricoli o parchi agrovoltaici, integrando la produzione di energia con attività agricole.
Ora che abbiamo presentato meglio il tema, andiamo a vedere quali sono le componenti di un parco fotovoltaico.
Le componenti di un parco fotovoltaico
Gli elementi chiave dei parchi fotovoltaici possono variare in base alle dimensioni, alla geometria, alla morfologia del terreno e alla potenza installata, ma ci sono componenti fondamentali comuni a tutti:
- I pannelli fotovoltaici: dispositivi composti da un modulo o insieme di moduli fotovoltaici collegati a una struttura di supporto. Questi moduli, a loro volta, sono costituiti da celle fotovoltaiche capaci di convertire l'energia solare in energia elettrica attraverso l'effetto fotoelettrico. Le celle fotovoltaiche rappresentano l'elemento fondamentale dell'impianto fotovoltaico
- I tracker: supporti mobili su cui vengono posizionati i pannelli, e sono in grado di orientarli seguendo l'inclinazione dei raggi solari. Ciò aumenta la potenza della radiazione solare catturata, ottimizzando così la produzione di energia elettrica
- Gli inverter: strumenti essenziali che trasformano la corrente continua (CC) prodotta dai pannelli in corrente alternata (CA), rendendola compatibile con l'uso domestico e industriale
- I trasformatori: elementi che aumentano la tensione prima dell'inserimento nell'impianto elettrico
- Le strade di accesso e le opere di drenaggio: realizzate per agevolare l'ispezione, il monitoraggio e proteggere l'impianto da piogge e allagamenti
- Il cavidotto: un cavo interrato che connette l'impianto alla cabina primaria del gestore della rete elettrica, facilitando l'interconnessione e l'alimentazione nella rete
Parchi fotovoltaici: come funzionano?
Vediamo ora come funzionano i parchi fotovoltaici, e per farlo parliamo del normale funzionamento di un impianto fotovoltaico.
Il funzionamento di un sistema fotovoltaico ha origine dai pannelli solari che trasformano l'energia solare in elettricità utilizzando l'effetto fotovoltaico. Questi pannelli sono principalmente composti da silicio, un semiconduttore ampiamente disponibile sulla Terra.
Quando parliamo di semiconduttori, ci riferiamo a materiali che possono condurre energia quando gli atomi al loro interno ricevono sufficiente energia per mettere gli elettroni in movimento. Nei pannelli fotovoltaici, questa energia proviene dai fotoni del sole. Quando i fotoni colpiscono il silicio, possono eccitare gli elettroni, permettendo loro di muoversi e generare corrente elettrica.
Per migliorare la conduttività del silicio, vengono utilizzate tecniche di drogaggio, introducendo impurità come fosforo o boro che modificano il numero di elettroni disponibili per la conduzione. Questo processo crea una giunzione p-n che genera un campo elettrico, guidando gli elettroni lungo un percorso preferenziale quando vengono eccitati dai fotoni.
I pannelli fotovoltaici sono composti da celle solari che producono una tensione bassa, solitamente intorno a 0.5 - 0.6V. Collegando diverse celle in serie si formano i moduli solari, mentre collegando i moduli in serie si creano le stringhe fotovoltaiche. Più stringhe collegate in parallelo formano il generatore solare.
L'inverter converte la corrente continua prodotta dalle celle solari in corrente alternata. Esistono diversi tipi di inverter, tra cui quelli centralizzati e quelli a stringa, che gestiscono diverse potenze e possono essere collegati in modi differenti.
Dopo l'inverter, può essere necessaria un'ulteriore conversione di tensione per adattarsi alla rete di distribuzione. Questo avviene tramite un trasformatore che porta la tensione da bassa a media tensione, necessaria soprattutto negli impianti di grandi dimensioni.
L'efficienza di un impianto fotovoltaico attualmente raggiunge circa il 24%, il che significa che può convertire circa un quarto dell'energia solare ricevuta in elettricità utilizzabile.
Le fasi per la costruzione di un parco fotovoltaico
Occupiamoci ora di spiegare brevemente come avviene la costruzione dei parchi fotovoltaici.
Le fasi per la costruzione di un parco solare iniziano con le autorizzazioni, ottenute attraverso conferenze dei servizi, in cui gli enti competenti concedono l'autorizzazione e, se necessario, emettono prescrizioni, come saggi archeologici o la presenza di un archeologo in cantiere.
Successivamente, si svolgono attività preliminari come:
- Verifica di ordigni bellici
- Test di progettazione (sismici e geotecnici)
L'apertura del cantiere comprende la cantierizzazione, con la realizzazione di strade d'accesso e l'installazione di uffici e servizi.
In seguito avviene l'installazione meccanica che si svolge in tre fasi:
- Infissione dei pali del tracker
- Completamento manuale dell'installazione del tracker sopra i pali
- Installazione manuale dei pannelli fotovoltaici, con considerazioni sull'orientamento ottimale per evitare ombre dannose
Si passa poi all'installazione elettrica che coinvolge la predisposizione di cablaggi, terminazioni e collegamenti elettrici, con il collegamento in serie di moduli.
La fase finale comprende prove elettriche prima del collegamento alla rete, seguite dalla messa in tensione per avviare la produzione di energia.
Ecco per te un'infografica riassuntiva delle fasi di costruzione dei parchi fotovoltaici:
Parchi fotovoltaici: le varie tipologie
Esistono diverse tipologie di parchi solari, luoghi in cui vi è concentrato un elevato numero di pannelli fotovoltaici capaci di produrre ingenti quantità di energia.
Vediamo di seguito le principali!
Parchi con pannelli fissi in silicio cristallino
I parchi fotovoltaici con pannelli solari fissi in silicio cristallino possono considerarsi la "prima generazione" di parchi solari. La tecnologia utilizzata è quella a celle e pannelli solari monocristallini e policristallini (la stessa tipologia utilizzata per il fotovoltaico residenziale). Il costo di questi moduli è molto elevato poiché sono composti da wafer al silicio spessi almeno 180 micron, e il loro acquisto è spesso agevolato da incentivi statali.
A differenza di altre tipologie, i parchi solari con pannelli fissi in silicio cristallino non usufruiscono di altre tecnologie, come gli inseguitori. I pannelli fotovoltaici monocristallini e/o policristallini sono semplicemente disposti a terra secondo una configurazione a file multiple che sfrutta al meglio la geometria del terreno e gli spazi.
Attualmente esistono svariate centinaia di parchi solari di taglia uguale o superiore a 1 MW che adoperano pannelli fotovoltaici di prima generazione. In Italia questa tipologia è sicuramente la più diffusa.
Parchi con inseguitori solari e film sottile
I parchi solari di "seconda generazione", caratterizzati dall'utilizzo di inseguitori solari e tecnologia a film sottile, rappresentano una tappa evolutiva significativa nel settore dell'energia solare. Questi impianti si distinguono dai tradizionali impianti di "prima generazione" per la loro capacità di aumentare il rendimento economico e l'efficienza energetica.
La tecnologia fotovoltaica a film sottile utilizzata in questi parchi solari di seconda generazione offre diversi vantaggi rispetto ai sistemi a silicio cristallino utilizzati nei parchi di prima generazione. I pannelli solari a film sottile sono più leggeri, flessibili e meno costosi da produrre, consentendo una maggiore flessibilità nella progettazione e nell'installazione degli impianti. Inoltre, hanno una maggiore tolleranza alle condizioni di illuminazione non ottimali e alle variazioni di temperatura, il che li rende particolarmente adatti per ambienti con condizioni climatiche variabili.
In alternativa, alcuni parchi solari di seconda generazione combinano l'utilizzo di pannelli solari tradizionali in silicio cristallino con sistemi di inseguimento dei raggi solari. Questi sistemi consentono ai pannelli solari di ruotare e seguire il movimento del sole lungo l'arco della giornata, massimizzando così l'esposizione solare e aumentando l'efficienza complessiva della produzione di energia.
Parchi con pannelli a concentrazione
Infine, la "terza generazione" di parco fotovoltaico: quella con pannelli solari a concentrazione. La relativa tecnologia concentra la luce solare su superfici fotovoltaiche di piccole dimensioni per trasformarla direttamente in energia elettrica.
Seppur esistano vari tipi di parchi fotovoltaici a concentrazione, ogni modulo solare è imprescindibilmente montato su un preciso inseguitore solare, poiché il sole deve essere centrato all’interno dell’ottica del pannello.
Solo recentemente la tecnologia della concentrazione fotovoltaica è entrata in una fase di commercializzazione. Attualmente, la maggior concentrazione di parchi fotovoltaici di questo tipo è situata in Spagna, Grecia (dove, tra l’altro, è in fase di costruzione un impianto da 10 MW), Cina e Stati Uniti.
Alcuni numeri sui parchi fotovoltaici
La panoramica della situazione dei parchi fotovoltaici in Italia e a livello internazionale rivela una crescita significativa di questa fonte energetica rinnovabile. In Italia, il numero di impianti fotovoltaici ha raggiunto la cifra di 26.000, con una capacità complessiva installata di 26,5 GW.
Guardando all'Europa, i dati mostrano un totale di 1,2 milioni di impianti fotovoltaici, che insieme generano un'energia impressionante di 208 GW.
La leadership in termini di capacità installata è detenuta dalla Germania, seguita da Spagna, Italia e Francia, confermando l'attenzione e l'impegno dell'Europa verso l'adozione delle energie solari.
Negli Stati Uniti, il numero di impianti fotovoltaici ha raggiunto quota 1,8 milioni, contribuendo complessivamente con 136 GW alla capacità energetica nazionale.
A livello globale, la Cina continua a detenere una posizione dominante con una capacità installata incredibile di 306 GW, consolidando la sua leadership nel settore fotovoltaico.
Dal punto di vista della produzione energetica, i parchi fotovoltaici in Italia hanno generato 24,5 TWh di energia elettrica nell'ultimo anno, corrispondenti all'8% del fabbisogno nazionale. Questo dato evidenzia il ruolo sempre più significativo dei parchi fotovoltaici nel mix energetico nazionale, contribuendo in modo tangibile alla riduzione delle emissioni di carbonio.
Parchi fotovoltaici “eco-friendly”
Negli ultimi anni, accanto agli impianti fotovoltaici residenziali, stanno sorgendo sempre più spesso i parchi fotovoltaici (o solar farm) in grado di alimentare da soli decine di migliaia di famiglie. Seppur questa tecnologia possa aiutare nella risoluzione dell’incremento di produzione elettrica attraverso energie rinnovabili, è anche vero che si avrà sempre più necessità di porzioni di terreno a disposizione per la loro installazione, tutto ciò a discapito di terre che oggi ospitano fauna e vegetazione. Questo fenomeno è il cosiddetto Land-use-change - la trasformazione del suolo da usi naturali a usi artificiali - ed è una delle cause scatenanti il surriscaldamento globale.
L'impatto ambientale dei parchi solari non è da sottovalutare. La perdita di habitat naturale può influenzare negativamente la biodiversità locale, mettendo a rischio specie animali e vegetali. Inoltre, la trasformazione di vaste aree di terreno può alterare gli equilibri idrogeologici e il ciclo dell'acqua, con possibili conseguenze sui sistemi idrici e sulla disponibilità di risorse idriche per le comunità circostanti.
È quindi fondamentale adottare strategie di pianificazione territoriale e progettazione degli impianti che tengano conto dell'importanza della conservazione degli ecosistemi naturali. Tra le soluzioni possibili vi è l'installazione di parchi solari su terreni degradati o già antropizzati, la promozione di pratiche di agrivoltaica che consentono la coltivazione di piante sotto ai pannelli solari, e l'integrazione di elementi architettonici e paesaggistici che favoriscano la coesistenza tra l'energia solare e l'ambiente circostante.
Un recente studio condotto dai ricercatori della Lancaster University offre una prospettiva positiva rispetto alla situazione catastrofica attuale, suggerendo che l'espansione su larga scala dei parchi solari potrebbe contribuire a proteggere l'ambiente favorendo la ripopolazione degli insetti impollinatori. Secondo questa analisi, i parchi fotovoltaici potrebbero diventare aree di rifugio e riproduzione per gli insetti impollinatori, i quali svolgono un ruolo cruciale per l'ecosistema terrestre.
Alona Armstrong, docente di Scienze ambientali presso il Lancaster Environment Center, ha sottolineato l'importanza di gestire in modo oculato queste estese aree di pannelli solari, che potrebbero fungere da veri e propri motori ecologici per il ripristino degli ecosistemi in declino. Secondo le linee guida elaborate da Armstrong, la chiave di questa transizione energetica risiede nella semina di una vasta gamma di piante fiorite all'interno dei parchi solari. Questo intervento favorirebbe la creazione di piccoli habitat naturali e consentirebbe una riduzione dell'uso di prodotti agrochimici, contribuendo così a promuovere una gestione sostenibile e ecologica di tali infrastrutture.
Parchi fotovoltaici in Italia
Abbiamo già accennato qualche paragrafo sopra a questo tema, ma lo sapevi che anche nella nostra Penisola troviamo alcuni parchi fotovoltaici? Vediamoli assieme!
Il più grande si trova nei pressi di Foggia, in Puglia, dove è stata inaugurata la nuova fattoria solare da record, caratterizzata da 275mila moduli di ultima generazione e una capacità di 103 MW. Estesa su un milione e mezzo di metri quadri, la fattoria solare prevede una produzione annuale di 150 GWh di elettricità quando sarà a pieno regime.
Oltre a questo, vale la pena menzionare alcune delle più note installazioni fotovoltaiche in Italia. Un esempio è il parco fotovoltaico di Sticciano, ubicato nel comune di Roccastrada, provincia di Grosseto. Poi troviamo la centrale solare termodinamica Archimede, nella regione di Siracusa, fortemente voluta dal premio Nobel Carlo Rubbia. Questa centrale è in grado di produrre circa 5 MW di potenza elettrica, sufficienti a coprire il fabbisogno energetico di 4.000 famiglie. Infine, non possiamo dimenticare il parco fotovoltaico di Rovigo, che vanta una potenza nominale di 70,6 MW ed è costituito da ben 280.000 moduli fotovoltaici.
Se vuoi scoprire di più sui parchi fotovoltaici dai un'occhiata a questo post sulla nostra pagina Instagram: troverai una carrellata dei parchi fotovoltaici più bizzarri e stupefacenti al mondo!
L'impatto positivo dei parchi fotovoltaici sulla biodiversità
Un recente studio ha dimostrato che i parchi fotovoltaici, gestiti senza ricorrere a fitofarmaci e arricchiti con una vegetazione appropriata, potrebbero favorire l'aumento della popolazione di insetti impollinatori, contribuendo così alla protezione della biodiversità.
La revisione dell'utilizzo del suolo nei parchi solari potrebbe pertanto offrire un modo per plasmare l'impiego dell'energia solare in modo da apportare benefici agli impollinatori, attualmente in declino significativo.
La ricerca, condotta da scienziati della Lancaster University in collaborazione con l'Università di Reading, ha osservato gli impollinatori in 15 parchi fotovoltaici in Inghilterra, riscontrando la presenza di almeno 30 specie diverse e un totale di circa 1.400 insetti impollinatori, tra cui quasi 900 farfalle, oltre 170 sirfidi, oltre a 160 bombi, falene e api da miele.
Considerando il ruolo cruciale svolto da api, vespe, falene e farfalle nella produzione alimentare, essendo responsabili del 75% delle colture alimentari globali e del 35% della produzione agricola, i ricercatori hanno esaminato come le pratiche di gestione del terreno nei parchi fotovoltaici potrebbero influenzare positivamente gli impollinatori.
Ad esempio, suggeriscono di posticipare le attività di falciatura e taglio del prato alla fine dell'estate, in modo che gli insetti impollinatori possano sfruttare appieno la stagione estiva per nutrirsi, riprodursi e completare il loro ciclo di vita, consentendo loro di svolgere al meglio il loro ruolo di impollinazione. Inoltre, suggeriscono una diversificazione delle piante da fiore essenziali, proponendo di seminare il terreno sotto il pannello solare con una varietà di fiori e piante in modo che gli insetti possano attingere alle risorse e svolgere il loro compito in modo efficace.
Inoltre, oltre a confermare che una maggiore diversità di piante da fiore in loco è correlata a una maggiore presenza di impollinatori, lo studio ha evidenziato che i parchi fotovoltaici sono particolarmente vantaggiosi per gli impollinatori nelle zone dove mancano le caratteristiche naturali e l'habitat ideale per questi insetti. Questo suggerisce che i parchi fotovoltaici potrebbero rappresentare un habitat prezioso per gli impollinatori in aree che altrimenti sarebbero prive di risorse naturali.
Conclusione
Noi di Otovo ci impegniamo attivamente nella promozione della transizione energetica e nella diffusione dell'energia pulita per preservare l'ambiente e combattere i cambiamenti climatici. L'installazione di un impianto fotovoltaico sul tetto della tua casa è un passo significativo verso un futuro più sostenibile. Oltre a ridurre le emissioni di CO2, la produzione di energia solare decentralizzata contribuisce alla riduzione della dipendenza dalle fonti fossili e alla creazione di una rete energetica più resiliente e affidabile.
Ma le potenzialità della tua scelta non finiscono qui. Integrando un sistema di accumulo fotovoltaico, come una batteria domestica, potrai ottimizzare ulteriormente l'utilizzo dell'energia solare. Questo ti consentirà di immagazzinare l'energia prodotta durante il giorno e utilizzarla durante le ore serali o in caso di black-out, rendendoti sempre più indipendente dalla rete elettrica tradizionale.
Inoltre, l'autoconsumo dell'energia solare ti permette di risparmiare sui costi energetici a lungo termine e di contribuire attivamente alla creazione di un futuro più sostenibile per te e per le generazioni future. Con Otovo, non solo investi nel tuo benessere, ma anche nell'ambiente e nella comunità globale, garantendo un impatto positivo e duraturo sul nostro pianeta!
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Domande frequenti
Quali vantaggi ha un parco fotovoltaico?
Un parco fotovoltaico offre energia pulita e rinnovabile, riducendo le emissioni e l'inquinamento. Occupa spazi non utilizzati, stimola l'occupazione locale e promuove l'innovazione, contribuendo alla sostenibilità energetica e ambientale.
Come realizzare un parco fotovoltaico?
Per realizzare un parco fotovoltaico occorre seguire diverse fasi, tra cui ottenere le autorizzazioni necessarie, eseguire attività preliminari come la verifica del terreno, installare pannelli solari, effettuare l'installazione elettrica e completare il processo con il commissioning per avviare la produzione di energia.