Floating photovoltaic system

La rete elettrica mondiale sta attraversando una trasformazione massiccia, passando dai combustibili fossili all'energia del sole e del vento. I pannelli solari sono al centro di questo cambiamento, ma presentano un significativo svantaggio: richiedono enormi quantità di terreno. Nei paesi con popolazioni dense o spazio limitato, trovare abbastanza terreno aperto per grandi parchi solari significa spesso competere con agricoltura, foreste o città. Questo crea un difficile enigma per ingegneri e decisori politici che devono generare energia pulita senza spostare altre attività umane essenziali.

Una soluzione promettente alla carenza di terra consiste nel spostare i pannelli dal suolo all'acqua. I sistemi solari galleggianti posizionano array fotovoltaici su piattaforme galleggianti che poggiano sulla superficie di laghi, bacini e canali. Questo approccio offre più di una semplice nuova posizione; l'acqua raffredda naturalmente i pannelli, il che può aiutarli a generare elettricità in modo più efficiente, e i pannelli ombreggiano l'acqua, riducendo la quantità di umidità che evapora nell'aria. Mentre le nazioni corrono per raggiungere gli obiettivi climatici, comprendere come questi sistemi galleggianti si comportano, quanto costano e come influenzano l'ambiente è diventato una questione critica per il futuro dell'energia.

In una revisione completa pubblicata nel 2026, i ricercatori Jay Chandegara e Ashish Baldania della Gujarat Technological University in India hanno sintetizzato lo stato attuale di questa tecnologia. Hanno esaminato ventinove diverse fonti, inclusi studi sottoposti a revisione paritaria e rapporti istituzionali, per delineare un quadro chiaro dei sistemi fotovoltaici galleggianti. Il loro lavoro va oltre la semplice descrizione per analizzare le prestazioni reali di questi sistemi, la loro sostenibilità economica e il loro impatto ambientale, con un focus specifico su come si inseriscano nelle necessità energetiche di un paese come l'India, dove la terra è scarsa ma i corpi idrici sono abbondanti.

I ricercatori hanno scoperto che gli impianti solari galleggianti non sono più solo piccoli esperimenti. Quello che era iniziato come una piccola dimostrazione in Giappone nel 2007 è diventato un'industria globale con diversi gigawatt di capacità installata in Cina, Giappone, Corea del Sud e India. Il design più comune prevede pontoni di plastica modulari che sostengono i pannelli solari standard con una leggera inclinazione. Queste strutture sono ancorate al fondo del corpo idrico per mantenerle in posizione. Sebbene la tecnologia sia maturata, la revisione evidenzia che le prestazioni di questi sistemi dipendono fortemente dal clima locale e dal design specifico della piattaforma galleggiante.

Uno dei risultati più coerenti nella letteratura è che i pannelli solari che galleggiano sull'acqua tendono a produrre più elettricità rispetto a pannelli identici a terra. L'acqua agisce come un raffreddamento naturale, impedendo ai pannelli di scaldarsi quanto accade sulla terraferma. Poiché i pannelli solari diventano meno efficienti quando si scaldano, questo effetto di raffreddamento permette loro di convertire la luce solare in elettricità in modo più efficace. I ricercatori hanno notato che i guadagni energetici variano tipicamente dall'uno per cento a oltre il dieci per cento, a seconda della località. Tuttavia, hanno chiarito che il solo raffreddamento non spiega tutti questi guadagni. Nei loro calcoli, l'effetto di raffreddamento ha rappresentato un aumento di circa l'uno per cento nella produzione di energia giornaliera. Ciò suggerisce che altri fattori, come l'accumulo di polvere sui pannelli o le differenze nel modo in cui la luce solare si riflette sull'acqua, giocano anche un ruolo significativo nel potenziare le prestazioni.

Oltre alla generazione di elettricità, la revisione evidenzia un grande beneficio relativo alla conservazione dell'acqua. Coprendo la superficie di un bacino, i pannelli solari galleggianti bloccano la luce solare diretta, rallentando significativamente l'evaporazione. Gli autori hanno illustrato questo con un calcolo per un grande bacino di dieci chilometri quadrati. Se il venti per cento di quella superficie fosse coperto da pannelli solari, il sistema potrebbe risparmiare circa 2,8 milioni di metri cubi di acqua all'anno. In regioni aride dove l'acqua è preziosa quanto l'elettricità, questo duplice beneficio rende il solare galleggiante un'opzione attraente per la gestione delle risorse.

Nonostante questi vantaggi, la tecnologia affronta sfide distinte che impediscono che sia una soluzione perfetta. Il costo di costruzione di un impianto solare galleggiante è attualmente superiore a quello di uno costruito sulla terra. Ciò è dovuto ai materiali extra necessari per le strutture galleggianti, gli ancoraggi e il lavoro di installazione specializzato. I ricercatori hanno stimato che il costo per produrre elettricità dal solare galleggiante è circa il dodici per cento più alto rispetto al solare a terra, anche tenendo conto del leggermente maggiore output energetico. Ciò significa che, affinché il solare galleggiante sia economicamente sostenibile, il risparmio derivante dal non dover acquistare terreni, o il valore dell'acqua risparmiata, deve compensare la differenza.

Esistono anche incertezze significative riguardanti l'ambiente. Sebbene i pannelli riducano l'evaporazione, essi bloccano anche la luce e il vento che raggiungono l'acqua sottostante. Ciò può cambiare la temperatura dell'acqua, alterare il modo in cui l'ossigeno si mescola nelle profondità e influenzare la crescita di alghe e il comportamento di pesci e uccelli. La revisione sottolinea che questi effetti variano enormemente a seconda del tipo specifico di corpo idrico e di quanta parte di esso viene coperta. Poiché i dati a lungo termine sono ancora scarsi, gli scienziati non possono ancora affermare con certezza se questi cambiamenti siano dannosi o benefici in ogni caso. Gli autori esortano che i progetti futuri includano un monitoraggio attento per comprendere questi impatti ecologici prima di espandere la copertura.

L'affidabilità strutturale rimane un altro ostacolo. I componenti di un impianto solare galleggiante devono resistere a condizioni avverse per venticinque anni, tra cui radiazioni ultraviolette, umidità, onde e il costante movimento dell'acqua. Attualmente non esistono standard universali per testare queste strutture galleggianti, e l'industria sta ancora imparando come progettare sistemi di ormeggio che possano gestire le variazioni stagionali dei livelli dell'acqua senza fallire. Inoltre, la sicurezza elettrica di avere apparecchiature ad alta tensione su una piattaforma galleggiante presenta sfide uniche che differiscono dai sistemi basati a terra.

Guardando al futuro, i ricercatori suggeriscono che la strada più promettente consista nel combinare il solare galleggiante con gli esistenti impianti idroelettrici. Posizionando i pannelli solari sui bacini delle dighe idroelettriche, i due sistemi possono condividere le stesse linee elettriche e lavorare insieme per bilanciare l'offerta di energia. Quando il sole splende, i pannelli solari generano energia; quando è nuvoloso o di notte, le turbine idroelettriche possono aumentare la produzione per colmare la lacuna. Questo approccio ibrido potrebbe massimizzare l'uso delle infrastrutture esistenti e fornire una fonte di energia rinnovabile più stabile.

La revisione conclude che il solare galleggiante è una parte pratica e in crescita della transizione energetica globale, particolarmente per i paesi con poca terra ma molta acqua. Offre un modo per scalare l'energia solare senza consumare terreni preziosi. Tuttavia, affinché questa tecnologia raggiunga il suo pieno potenziale, l'industria necessita di migliori dati a lungo termine sulle prestazioni e sugli effetti ambientali, regole di sicurezza standardizzate e design che possano gestire l'oceano aperto. Man mano che la tecnologia matura, potrebbe diventare un pezzo chiave del puzzle per costruire un futuro energetico sostenibile, a condizione che il suo dispiegamento sia guidato da uno studio attento e da una profonda comprensione della complessa relazione tra acqua ed energia.