La capacità globale installata di fotovoltaico galleggiante (FPV) ha superato i 10 GW nel 2024 e sta crescendo di oltre il 30% annuo, più velocemente di quella con montaggio a terra. La scarsità di terra nel sud-est asiatico e nell’Asia meridionale è alla base di gran parte di questa crescita, ma il vantaggio intrinseco del rendimento del FPV e i vantaggi in termini di conservazione dell’acqua stanno aprendo mercati ben oltre le regioni densamente popolate.
Perché il solare galleggiante rende di più rispetto al montaggio a terra
L'acqua raffredda i moduli. I pannelli solari perdono circa lo 0,35–0,45% di potenza per grado Celsius al di sopra della loro temperatura nominale (25°C). Nei climi caldi – Medio Oriente, Asia meridionale e sud-orientale, Asia centrale – i moduli montati su tetto e a terra raggiungono spesso i 55–70°C nelle giornate soleggiate, causando una perdita di potenza termica del 10–20%. I moduli che galleggiano sull'acqua rimangono 3–8°C più freddi grazie al raffreddamento evaporativo della superficie dell'acqua. Nel corso di un anno intero in un clima caldo, questo effetto di raffreddamento può aggiungere il 5-15% alla produzione annuale rispetto ai sistemi terrestri equivalenti.
Un ulteriore vantaggio: i sistemi FPV ombreggiano la superficie dell’acqua, riducendo l’evaporazione dai serbatoi del 30–70%. Nelle regioni soggette a stress idrico (MENA, Asia centrale), questo non è un vantaggio secondario non secondario: può ridurre la perdita annuale per evaporazione da un bacino idrico di 1 km² di centinaia di migliaia di metri cubi all’anno.
Tipi di strutture flottanti
Galleggianti del pontone dell'HDPE
I sistemi di pontoni in polietilene ad alta densità sono la struttura FPV più comune a livello globale. I singoli galleggianti in plastica si collegano per formare una piattaforma continua, con i moduli montati su binari in alluminio sulla parte superiore. L'HDPE è resistente ai raggi UV, chimicamente inerte ed è stato testato in acqua dolce per oltre 20 anni. Il design modulare consente una facile espansione e trasporto. La maggior parte dei sistemi nel sud-est asiatico e in India utilizzano pontoni in HDPE.
Il telaio in acciaio galleggia
Le strutture con telaio in acciaio o zincato con galleggianti dedicati vengono utilizzate in progetti di grandi dimensioni e in ambienti di acqua salata o salmastra dove i pontoni in HDPE possono avere problemi di durabilità a lungo termine. Una maggiore resistenza strutturale consente sezioni di array più grandi e una migliore resistenza al vento, ma richiede costi più elevati e requisiti di gestione della corrosione.
Considerazioni chiave sulla progettazione
- Ormeggio e ancoraggio: Gli array FPV devono essere ancorati per prevenire la deriva del vento e delle onde. I metodi comuni includono ancoraggi in cemento sul letto d'acqua, ancoraggio perimetrale alla battigia o una combinazione. Il sistema di ormeggio deve consentire la variazione del livello dell'acqua (stagionale o di marea) - in genere una portata di 2–5 m per i serbatoi, fino a 10+ m per i serbatoi idroelettrici pompati.
- Cavi di tipo marino: Tutti i cavi CC e CA a contatto con acqua o umidità elevata devono essere idonei per l'uso marino. Il cavo fotovoltaico standard (TUV 2 PfG 1169) non è progettato per il contatto continuo con l'acqua. Per i collegamenti sotto la linea di galleggiamento è necessario un cavo sommergibile o un cavo marino armato.
- Posizione dell'inverter: Gli inverter devono essere posizionati a terra o su una piattaforma asciutta dedicata ai bordi dell'array, non su una struttura galleggiante dove l'umidità e il ciclo termico sono estremi.
- Carichi del vento e delle onde: Gli array devono essere progettati per la velocità massima del vento e l'altezza delle onde nel sito. Nei bacini artificiali aperti con un bacino >1 km, l'altezza delle onde può superare 0,5 m durante i temporali: i collegamenti dei pontoni e i cavi di ormeggio devono gestire questi carichi dinamici.
- Gestione degli uccelli e delle alghe: Gli array FPV attirano gli uccelli che cercano ombra nelle giornate calde. Gli escrementi degli uccelli rappresentano una significativa fonte di sporco: l'altezza dei sistemi sopra l'acqua (tipicamente 0,5–1,0 m) influisce sull'accessibilità. La crescita delle alghe sui pontoni è esteticamente sgradevole ma in genere non influisce sull'integrità strutturale.
Confronto dei costi: FPV vs montaggio a terra
I sistemi FPV costano circa il 15-25% in più rispetto ai sistemi equivalenti montati a terra. Un progetto a terra da 1 MWp potrebbe costare tra i 650.000 e i 750.000 dollari; il progetto FPV equivalente sarebbe di $ 750.000-950.000. Il premio si divide approssimativamente in:
- Struttura galleggiante e ormeggio: +$80.000–120.000/MWp
- Cavi ed elettrici di tipo marino: +$20.000–40.000/MWp
- Installazione specializzata (accesso marittimo, sicurezza): +$ 30.000–50.000/MWp
Il premio è parzialmente compensato dal rendimento più elevato (5-15% in più di generazione per MWp) e, soprattutto, dall’evitare i costi di acquisizione o locazione di terreni, che possono essere sostanziali nei mercati urbani in cui il territorio scarseggia.
Corpi idrici idonei
- Migliore: Bacini di irrigazione, bacini di trattamento dell'acqua, bacini di raffreddamento industriale, bacini di acquacoltura, laghi di cava: acque calme, accesso controllato, rete esistente nelle vicinanze
- Buono: Stagni superiori/inferiori con serbatoio idroelettrico pompato (una grande variazione del livello dell'acqua richiede una progettazione speciale dell'ormeggio)
- Impegnativo: Laghi e fiumi aperti: azione delle onde, livelli variabili dell'acqua, condizioni ambientali consentite
- Generalmente non adatto: Ambienti marini/costieri, serbatoi di acqua potabile con severi controlli di accesso, corpi idrici con traffico navale significativo
Prospettive del mercato globale
La Corea del Sud e il Giappone sono stati i pionieri dell’FPV commerciale. L’accelerazione del programma FPV dell’India punta a 10 GW entro il 2030. I mercati del sud-est asiatico – Vietnam, Tailandia, Indonesia – hanno pipeline di progetti in rapida crescita. Il Medio Oriente sta emergendo come un mercato ad alto potenziale per FPV su bacini di desalinizzazione e bacini di irrigazione, dove il vantaggio in termini di conservazione dell’acqua è un fattore primario insieme alla generazione di energia.