Il futuro del fotovoltaico tra sfide e innovazione

Green Tech Insight #22 - Il ruolo strategico dell’energia solare nella transizione energetica e il suo potenziale di espansione nei prossimi anni

Benvenuti e benvenute!

Nel mese di maggio 2025, il Consiglio dei Ministri ha approvato il Decreto Infrastrutture 2025 (Decreto-Legge 21 maggio 2025, n. 73), un pacchetto legislativo che mira a semplificare le autorizzazioni per le opere pubbliche e, in un’ottica di transizione energetica, a istituire nuove “zone di accelerazione” per le energie rinnovabili. Si tratta di aree individuate in base a criteri ambientali, paesaggistici e logistici dove i tempi per l’installazione di impianti solari, eolici e altre rinnovabili saranno ridotti drasticamente. 

Mappa delle zone di accelerazione per impianti rinnovabili

Fonte: edilportale

Questa misura, accolta con favore da molti operatori del settore, si inserisce in un momento cruciale per la decarbonizzazione del sistema energetico italiano, tradizionalmente ostacolata da iter autorizzativi lunghi e frammentati. La creazione di queste zone rappresenta un cambio di paradigma: da una logica di autorizzazione per deroga a una pianificazione strutturata e proattiva, che riconosce l'urgenza climatica come leva per innovare.

In questo contesto, diventa naturale volgere lo sguardo verso l’energia solare: non solo è la fonte rinnovabile più abbondante e accessibile, ma è anche quella che, più di ogni altra, ha saputo evolversi tecnologicamente in tempi molto rapidi.

Nella newsletter di oggi esploriamo come negli ultimi due decenni, il fotovoltaico è passato da tecnologia marginale a pilastro della transizione energetica globale, trasformandosi in una delle opzioni più economiche e versatili per la produzione di elettricità. Parallelamente, approfondiremo quali sono le prospettive future per questa tecnologia e quali sfide dovrà affrontare per consolidare il suo ruolo da protagonista nella decarbonizzazione del sistema energetico.

Fotovoltaico in corsa: prezzi in calo, efficienza in ascesa

Nel corso degli ultimi decenni, il fotovoltaico ha conosciuto una delle evoluzioni più rapide e dirompenti nel panorama tecnologico ed energetico globale. Secondo l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA), il prezzo medio dei pannelli solari è sceso di oltre il 99%, passando da circa 106 dollari per watt nel 1976 a meno di 0,17 dollari nel 2023. Questa drastica riduzione è il risultato di un meccanismo virtuoso noto come curva di apprendimento: ogni raddoppio della capacità installata a livello globale ha determinato un calo medio dei costi tra il 20 e il 25%, grazie a economie di scala, miglioramenti nei processi produttivi e diffusione dell’innovazione.

L’Agenzia internazionale dell’energia (IEA) conferma questo trend: l’enorme espansione della capacità installata a livello globale, che nel 2023 ha superato i 1.600 GW, ha reso il fotovoltaico la fonte più economica di nuova generazione elettrica nella maggior parte dei mercati mondiali. Oggi, in molti Paesi, l’energia solare ha raggiunto costi inferiori ai 40 dollari per MWh, rendendola non solo competitiva con le fonti fossili, ma anche con altre rinnovabili come l’idroelettrico o l’eolico.

I progressi conseguiti in termini di efficienza, intesa come la percentuale di energia solare convertita in elettricità, sono stati altrettanto notevoli. L’efficienza media dei pannelli solari attualmente disponibili si attesta intorno al 21%, ma alcuni ricercatori hanno sviluppato moduli fotovoltaici con efficienze prossime al 40%.

Riduzione dei prezzi dei pannelli fotovoltaici

Fonte: IRENA

Il ruolo della Cina: acceleratore globale (e nodo geopolitico)

Nel panorama globale dell’energia solare, la Cina occupa una posizione dominante. Secondo la IEA, oltre l’80% della capacità produttiva mondiale di ogni componente, dal silicio policristallino fino ai moduli assemblati, è oggi localizzata in Cina.

Questo predominio non si fonda semplicemente su un più basso costo del lavoro, ma su un insieme di fattori:

1. Automazione ed elevati rendimenti produttivi: la Cina ha investito massicciamente nell’automazione industriale del settore fotovoltaico, integrando robotica e tecnologie avanzate nella produzione di celle e moduli. Questo ha permesso di aumentare l’efficienza produttiva, riducendo il fabbisogno di manodopera e l’impiego dei materiali. Inoltre, la presenza sul territorio dei principali fornitori mondiali di attrezzature per la produzione fotovoltaica garantisce un controllo diretto sulla tecnologia e sull’innovazione di processo.

2. Integrazione verticale: le aziende cinesi gestiscono l’intera filiera, dall’estrazione delle materie prime fino alla produzione del modulo. Il controllo su tutte le fasi della catena del valore consente sinergie operative, economie di scala e abbattimento dei costi, oltre a rendere il settore più resiliente a interruzioni esterne.

3. Pianificazione di lungo periodo: il fotovoltaico è considerato un settore strategico nazionale. In quanto tale, il governo cinese ne ha promosso la crescita con sussidi mirati, finanziamenti agevolati e programmi nazionali di innovazione, in modo non dissimile da quanto fatto in Europa con il Green Deal. Negli ultimi dieci anni, gli investimenti hanno superato i 50 miliardi di dollari, soprattutto nella produzione di wafer e celle, un volume dieci volte superiore a quello registrato in Europa nello stesso periodo.

Tale predominio ha avuto un effetto positivo globale: la drastica riduzione dei costi del fotovoltaico è dovuta in larga parte all’efficienza del sistema produttivo cinese. Tuttavia, la concentrazione geografica della produzione rappresenta un elemento di vulnerabilità nelle catene di approvvigionamento: con quasi il 95% della produzione mondiale di polisilicio, lingotti e wafer localizzata in Cina, le supply chain globali si troveranno inevitabilmente esposte a rischi di natura geopolitica e logistica.

Capacità fotovoltaica installata

Fonte: IRENA

Una crescita sotto pressione: le nuove sfide del fotovoltaico

Oltre al problema della concentrazione geografica delle filiere produttive, il fotovoltaico si confronta oggi con una serie di ostacoli strutturali che impongono un ripensamento tecnologico e infrastrutturale. 

Una delle principali criticità è la congestione delle reti elettriche: in nazioni come Germania, India e Cile, la velocità di installazione ha superato quella di adeguamento della rete, limitando la capacità di assorbire nuova generazione rinnovabile. A ciò si aggiunge la necessità di bilanciare domanda e offerta in tempo reale, soprattutto nei sistemi con alta penetrazione di solare distribuito, come in Australia.

Le resistenze locali a impianti di grandi dimensioni sollevano inoltre interrogativi sul rapporto tra energia e territorio: la pressione sul suolo agricolo e paesaggistico richiede soluzioni più compatibili con l’ambiente e le comunità.

Anche sul piano tecnico, persistono sfide legate all’efficienza operativa dei moduli, che può essere compromessa da fattori ambientali come polvere, temperature elevate e ombreggiamenti parziali. Secondo uno studio di Kapilan et al. (2022), questi elementi possono ridurre l’efficienza dei pannelli anche del 20–23%, accelerando l’usura e aumentando il fabbisogno di manutenzione.

Infine, si aggiunge il tema della gestione dei moduli a fine vita. In continuità con quanto trattato nella scorsa newsletter sui RAEE, il riciclo dei pannelli sarà cruciale nei prossimi anni, con volumi in crescita costante. Il recupero di materiali critici richiederà filiere dedicate e lo sviluppo di modelli circolari, in grado di sostenere l’espansione del solare in modo responsabile e duraturo.

Pretrattamento per separare i diversi componenti di un modulo

Fonte: Solar Energy

A fronte di queste sfide, stanno prendendo forma soluzioni tecnologiche sempre più innovative e adattive, pensate per superare i limiti attuali e preparare il fotovoltaico alle condizioni future.

Nuove soluzioni dall’acqua: il potenziale del fotovoltaico galleggiante

In un mondo in cui lo spazio disponibile diventa sempre più prezioso, la tecnologia del fotovoltaico galleggiante, o floating PV (FPV), offre una risposta ingegnosa e ad alto rendimento alla crescente domanda di energia solare. Installando pannelli su bacini idrici artificiali come cave dismesse, laghi di irrigazione o dighe idroelettriche, è possibile produrre energia pulita senza consumare nuovo suolo, risparmiando al contempo acqua grazie alla riduzione dell’evaporazione. Secondo la IEA, questa tecnologia ha già superato i 7,7 GW di potenza installata a livello globale nel 2023, con la Cina a rappresentare quasi il 50% del totale.

Impianto fotovoltaico galleggiante installato sul Lago Maiwald, Germania, con una potenza netta di 749 kW, fotografia di Jan Oelker

Fonte: Nature

Dal punto di vista tecnico, il vantaggio competitivo del floating PV rispetto ai sistemi terrestri si basa su tre elementi chiave: la maggiore efficienza termica, il potenziale di integrazione con altre infrastrutture idriche (es. centrali idroelettriche) e una minore pressione sull’uso del suolo. I pannelli galleggianti godono di un raffrescamento naturale dovuto alla vicinanza con l’acqua, che può abbassare la temperatura operativa fino a 10 °C rispetto ai moduli a terra, con conseguente aumento del rendimento tra il 2% e il 4% secondo studi condotti in Pakistan e India.

Ma i benefici non si fermano all’efficienza. L’installazione di impianti FPV può ridurre fino al 28% l’evaporazione dell’acqua nei bacini sottostanti. Questa caratteristica lo rende ideale per l’uso su dighe idroelettriche o bacini per l’irrigazione, favorendo l’ottimizzazione delle risorse esistenti. La IEA stima che coprendo solo il 10% della superficie dei bacini idroelettrici globali si potrebbe generare una quantità di elettricità pari alla produzione di tutte le centrali a carbone oggi attive.

Nonostante queste potenzialità, permangono alcune sfide. Il fotovoltaico galleggiante presenta complessità costruttive maggiori, legate alla necessità di ancoraggi resistenti alle intemperie e cavi impermeabili, con un sovrapprezzo medio del 20–25% rispetto al fotovoltaico a terra. Inoltre, l’assenza di standard tecnici internazionali unificati, in particolare per gli impianti offshore, rallenta la diffusione su larga scala, mentre l’impatto ecologico su flora e fauna acquatiche richiede ulteriori studi.

Dal punto di vista della manutenzione, presenta esigenze specifiche: la presenza di onde, vento, e umidità accelera il degrado dei materiali, richiedendo un monitoraggio sofisticato (droni, sensori subacquei, O&M predittiva) e l’intervento di personale specializzato, con conseguente impatto sui costi.

Nuove soluzioni dallo spazio: il fotovoltaico orbitale

Tra le frontiere più audaci e visionarie dell’energia solare emerge il concetto di fotovoltaico orbitale, o Space-Based Solar Power (SBSP): una soluzione in cui l’energia solare viene catturata nello spazio, grazie a satelliti dotati di grandi array fotovoltaici, per poi essere trasmessa alla Terra sotto forma di microonde o raggi laser. L’obiettivo è fornire energia continua, baseload e decarbonizzata in qualsiasi parte del mondo, superando i limiti fisici e meteorologici dei sistemi solari terrestri.

Centrale solare orbitale

Fonte: AFPC and US Department of Energy

I benefici teorici sono straordinari: in orbita geostazionaria, i satelliti ricevono una radiazione solare dieci volte superiore rispetto a quella disponibile al suolo, senza interruzioni dovute a cicli giorno/notte o condizioni atmosferiche. Secondo la European Space Agency (ESA), un impianto SBSP potrebbe garantire una produzione costante fino a 30–40 W/m², contro una media annua di 10 W/m² per il fotovoltaico a terra in località soleggiate come la Spagna. Inoltre, le antenne riceventi a terra possono essere semitrasparenti alla luce e all’acqua piovana, consentendo un uso agricolo simultaneo dei terreni sottostanti, con un potenziale incremento del rendimento energetico di oltre il 300% rispetto al solare tradizionale.

Un ulteriore vantaggio strategico è la flessibilità nella distribuzione dell’energia: i fasci energetici possono essere reindirizzati da un continente all’altro in pochi secondi, aprendo scenari di cooperazione internazionale e risposta a crisi energetiche o umanitarie. Infine, il fotovoltaico orbitale rappresenterebbe un’alternativa a impianti nucleari o idroelettrici in Paesi dove tali soluzioni sono impraticabili o socialmente controverse.

Tuttavia, i limiti attuali sono significativi. Tra le sfide principali vi sono:

• l’efficienza della trasmissione wireless e la gestione della sicurezza elettromagnetica;
  

• la necessità di lanci spaziali a basso costo, ancora proibitivi per missioni massive (si parla di carichi da 10.000 tonnellate in orbita);
  

• le complessità della fabbricazione robotica in orbita e della manutenzione automatizzata;
  

• i problemi legali e normativi, come la gestione delle orbite, l’assegnazione di frequenze e le responsabilità in caso di malfunzionamento.
  

La European Space Agency propone di affrontare questi aspetti attraverso un programma chiamato SOLARIS, che mira a valutare nei prossimi anni la fattibilità tecnica, economica e politica di un progetto europeo su larga scala.

L’obiettivo è quello di installare entro la metà degli anni '30 una prima centrale orbitale da almeno 1 GW, integrata nella rete elettrica europea. Questo richiederà investimenti significativi in ricerca, test tecnologici e nuove forme di collaborazione tra pubblico e privato. Ricordando anche il mio percorso di studi da ingegnere aerospaziale, seguo con attenzione gli sviluppi di questa tecnologia, che mi appassiona particolarmente unendo spazio, tecnologia e decarbonizzazione! Pur consapevoli delle numerose complessità tecniche ed economiche che ne ostacolano oggi la realizzazione su larga scala, abbiamo bisogno di soluzioni innovative e disruptive per vincere la sfida globale contro la crisi climatica!

Consigli di lettura

• Per approfondire i trend nelle applicazioni del fotovoltaico, puoi consultare questo report pubblicato dalla IEA PVPS.

• Se vuoi comprendere come funziona la supply chain globale del settore fotovoltaico, puoi leggere questo approfondimento della IEA.

• Per scoprire come vengono recuperati i materiali dai pannelli fotovoltaici a fine vita, puoi leggere questo paper scientifico.

• Se vuoi esplorare le opportunità offerte dagli impianti fotovoltaici galleggianti, puoi consultare questo report.

Per conoscere il progetto europeo sull’energia solare dallo spazio, puoi scoprire il programma della ESA sul fotovoltaico orbitale.