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Oct 12, 2023

Valutazione spaziotemporale globale ad alta risoluzione del potenziale del fotovoltaico solare sui tetti per la generazione di elettricità rinnovabile

Nature Communications volume

Nature Communications volume 12, numero articolo: 5738 (2021) Citare questo articolo

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Il solare fotovoltaico sui tetti rappresenta attualmente il 40% della capacità installata globale di solare fotovoltaico e un quarto dell’aggiunta totale di capacità rinnovabile nel 2018. Tuttavia, sono disponibili solo informazioni limitate sul suo potenziale globale e sui costi associati con un’elevata risoluzione spazio-temporale. Qui presentiamo una valutazione globale ad alta risoluzione del potenziale del solare fotovoltaico sui tetti utilizzando big data, machine learning e analisi geospaziali. Analizziamo 130 milioni di km2 di superficie terrestre globale per delimitare 0,2 milioni di km2 di area sui tetti, che insieme rappresentano 27 PWh anno −1 di potenziale di generazione di elettricità per costi compresi tra 40 e 280 $ MWh−1. Di questi, 10 PWh anno−1 possono essere realizzati al di sotto di 100 $ MWh−1. Il potenziale globale è distribuito prevalentemente tra Asia (47%), Nord America (20%) ed Europa (13%). Il costo per raggiungere il potenziale è più basso in India (66 $ MWh−1) e Cina (68 $ MWh−1), con Stati Uniti (238 $ MWh−1) e Regno Unito (251 $ MWh−1) che rappresentano alcuni dei paesi più costosi. Paesi.

Dall'alimentazione dei satelliti Vanguard della National Aeronautics and Space Administration (NASA) nel 1958 all'illuminazione delle case nell'Africa sub-sahariana, la tecnologia solare fotovoltaica (PV) ha fatto molta strada. La tecnologia Rooftop Solar PV (RTSPV) come sottoinsieme del portafoglio di generazione di elettricità solare fotovoltaica può essere implementata come sistema decentralizzato sia da singoli proprietari di case che da grandi complessi industriali e commerciali. Negli ultimi dieci anni, la riduzione dei costi di implementazione unita alle iniziative guidate dalle politiche ha portato a una rapida adozione di RTSPV a livello globale. Tra il 2006 e il 2018, la capacità installata dell’RTSPV è cresciuta da 2,5 GW a 213 GW, un aumento di 85 volte a livello globale1. Con una capacità aggiuntiva installata di 41 GW, RTSPV rappresenta attualmente il 40% della capacità installata cumulativa globale del solare fotovoltaico e quasi un quarto della capacità totale rinnovabile aggiunta nel 2018, superando le nuove capacità installate combinate sia del carbone che del nucleare. . Allo stesso tempo, la tecnologia RTSPV ha dimostrato un forte calo dei costi di implementazione che sono compresi tra 63 e 265 $ MWh−1 nel 2019, una riduzione tra il 42 e il 79% rispetto ai valori del 20102.

A livello globale, nel 2018 quasi 800 milioni di persone erano senza elettricità, la maggior parte delle quali vive in aree rurali3. In questo caso, il ruolo del fotovoltaico decentralizzato sui tetti nel promuovere l’etica dell’Obiettivo di sviluppo sostenibile (SDG) 7 diventa molto importante. I tempi di installazione rapidi e il costo contenuto di RTSPV possono aiutare a mitigare il problema dell’accesso all’energia trasformando i cittadini o le comunità in prosumer. Il prosumer può generare e consumare elettricità secondo le proprie esigenze senza dipendere esclusivamente da un'infrastruttura di rete centralizzata. Essendo la tecnologia di generazione di energia più rapida e con il più alto tasso di crescita su base annua4, si prevede che la tecnologia solare fotovoltaica fornirà il 25-49% del fabbisogno globale di elettricità entro il 2050, fornendo occupazione fino a 15 milioni di persone tra il 2018 e il 20505. Di questi, l’implementazione di RTSPV contribuirà fino al 40% della produzione totale di elettricità derivata dal solare fotovoltaico entro il 2050.

Una maggiore diffusione di RTSPV può supportare la sostituzione dei combustibili fossili dall’attuale mix di generazione di energia, come si può osservare nell’implementazione di successo del fotovoltaico sui tetti in Germania. Poiché la domanda di elettricità come fonte energetica aumenterà in futuro, le fonti di generazione basate su RSTPV costituiranno gran parte del futuro portafoglio di generazione da fonti rinnovabili. Questo cambiamento nell’attuale mix di generazione, abbinato alla futura espansione della capacità di generazione a basse emissioni di carbonio, può aiutare a ridurre le emissioni di gas serra derivanti dall’energia e anche a portare avanti l’obiettivo SDG13 di combattere il cambiamento climatico con benefici collaterali per l’SDG3. La tecnologia RTSPV può quindi portare a progressi guidati dai consumatori nella lotta al cambiamento climatico, nella riduzione dell’inquinamento atmosferico locale, nell’accelerazione dello sviluppo e nella fornitura di accesso energetico a prezzi accessibili alle aree prive di elettrificazione.