Il sistema industriale spagnolo nel solare termodinamico

CSP (Concentrating Solar Power) systems produce heat or electricity using hundreds of mirrors to concentrate the sun’s rays to obtain temperatures typically between 400 and 1000°C. There are a variety of mirror shapes, sun-tracking methods and ways to provide useful energy, but they all work under the same principle. Individual CSP plants are now typically between 50 and 354 MW in size, but could be larger still. CSP systems can be specifically integrated with storage or in hybrid operation with fossil fuels, offering firm capacity and dispatchable power on demand. It is suitable for peak loads and base-loads, and power is typically fed into the electricity grid. Because climate change is caused by burning fossil fuels, we need an energy revolution, changing the world’s energy mix to a majority of non-polluting sources. CSP is a large-scale, commercially viable way to make electricity. It is best suited to those areas of the world with the highest sun exposure; Southern Europe, Northern Africa and the Middle East, parts of India, China, Southern USA and Australia, where many are suffering from peak electricity problems, blackouts and rising electricity costs. CSP does not contribute to climate change and the source will never run out. The technology is mature enough to grow exponentially in the world’s ‘sun-belt’. In the last five years, the industry has expanded rapidly from a newly-introduced technology to become a mass-produced and mainstream energy generation solution. CSP installations will provide just 985 MW of the world’s electricity generation at the end of 2010. Projects under construction at the time of writing, mostly in Spain, will add at least another 840 MW by around 2012. In the USA, projects adding up to further 11,400 MW are under planning and development plus 1.300 MW in Spain, which could all come online by 2016. According to a report promoted by SolarPaces, Estela and Greenpeace, under an advanced industry development scenario, with high levels of energy efficiency, CSP could meet up to 7% of the world’s projected power needs in 2030 and a full quarter by 2050. Even with a set of moderate assumptions for future market development, the world would have a combined solar power capacity of over 850 GW by 2050. This would represent 3.0 to 3.6% of global demand in 2030 and 8.5 to 11.8% in 2050. Concerning energy production cost in CSP plants, presently there is a notable decrease of cost so that many promoters state that soon such plants will be competitive with mid-size turbo-gas power plants. In particular factors influencing costs of energy produced with such technologies are solar field costs, grid connection costs, project promotion and development costs, local infrastructures and maintenance costs. Energy trading prices may be reduced with the increase of power plants size, with progresses in research and development and with higher competition and mass production of components. Finally, actions set by national governments and international agencies have already demonstrated to be able to give crucial contributions in order to further reduce the above mentioned costs through preferential financing, incentives or fiscal benefits. Spain at present is the world leader for total installed power plants, but within 3-4 years Spanish market will be saturated and the leadership will be taken by the USA. In order to better understand the reasons of this success, for the writing of the present document, several direct interviews to relevant actors of the Spanish supply chain have been performed. The causes of success came out to be manifold: straight forward and simple incentives, favorable geographical factors (high solar radiation, wide and flat semi-desertic areas, limited cloudiness and rainfall in southern areas of the country), continuous and uninterrupted research and development activity during the last 30 years, highly skilled human resources. All this will allow big Spanish firms to export know-how and to gain dominant positions also in other continents. Firms like Abengoa Solar, ACS Cobra and Acciona already have solid international basis and have already started constructions of CSP plants in many foreign countries, and mainly in the USA. Besides the big firms, the Spanish CSP supply chain comprises also several small and medium size companies producing necessary components for plants construction. Therefore one may state that the CSP supply chain presently, as opposed to that of photovoltaic, has a strong local base, since it doesn’t need very specific production processes or modestly diffused technologies and methodologies. Moreover, since the market is very young and very expansion prone it does not have at the moment high competition; in the future this equilibrium will undoubtedly vary according to technological evolution and to possible standards emerging in the market. Italy, in this scenario, besides the Archimedes pilot project by ENEL and ENEA in Priolo (Sicily), doesn’t show at the moment high interests in developing project of CSP plants. However, in the global market, there is space for Italian firms able to seek an improving action horizon and able to offer to big firms more efficient components, quality and high skills.

I sistemi di energia solare termodinamica, detta anche energia solare a concentrazione, producono calore o elettricità mediante l’utilizzo di centinaia di specchi che concentrano il fascio dei raggi solari in uno o più punti focali generando temperature che oscillano tra i 400 e i 1000 °C. Esiste una grande varietà nella tipologia dei componenti degli impianti, nella forma degli specchi, nei metodi di inseguimento del sole, nelle configurazioni degli impianti per generare energia, ma tutti sono accomunati dalla stessa logica di base. Oggi una centrale di energia solare termodinamica ha una potenza media compresa tra 50 e 354 MW, valori che con le tecnologie già disponibili possono essere facilmente superati. Le centrali solari a concentrazione, se paragonate in particolare ai sistemi fotovoltaici, presentano alcuni vantaggi che rendono la loro configurazione dinamica ed adattabile a numerose esigenze: possono essere dotate di sistemi di accumulo di energia, sotto forma di calore, oppure possono essere inserite in configurazioni ibride prevedendo dei generatori di calore che brucino un combustibile. Ciò consente di fornire alla rete elettrica quantità costanti di energia oppure di poterla regolare in funzione della domanda, grazie alla possibilità di adattare la produzione di energia in maniera flessibile e con tempi di transitorio relativamente brevi se confrontati sia con le fonti tradizionali che con le altre fonti rinnovabili. Nel complesso scenario mondiale del cambio climatico, dei gas serra, del protocollo di Kyoto e delle volontà governative di avere un mix di produzione energetica quanto più verde possibile, i sistemi solari a concentrazione si apprestano a ricoprire un ruolo da protagonista nei prossimi anni. La tecnologia impiegata non intacca gli equilibri climatici ed il livello di sviluppo e di maturità raggiunto ad oggi è già sufficiente per far sì che si registri in tempi brevi una crescita esponenziale del suo utilizzo, in modo particolare nelle zone del pianeta a maggiore irradiazione solare. Dal punto di vista commerciale, infatti, le aree al mondo più idonee sono quelle comprese tra i Paesi del nord Africa, sud Europa, Medio Oriente, India, China, Australia e Stati Uniti del sud. Negli ultimi cinque anni, il mercato del solare termodinamico, nato in tempi recenti, è cresciuto notevolmente e rapidamente fino a raggiungere una dimensione considerevole tra le varie soluzioni esistenti per la produzione di energia elettrica su grande scala. Alla fine del 2010 le installazioni realizzate nel mondo fornivano solamente 985 MW. I nuovi progetti in costruzione, localizzati specialmente in Spagna, contribuiranno ad aggiungere ulteriori 840 MW che entreranno in funzione entro la fine del 2012. Negli Stati Uniti ci sono progetti in fase di pianificazione e sviluppo per 11.400 MW, mentre in Spagna per altri 1.300 MW, che saranno operativi entro la fine del 2016 . Secondo uno studio promosso da SolarPaces, Estela e Greenpeace, ipotizzando uno scenario di sviluppo industriale avanzato di queste tecnologie, con alti rendimenti e alti livelli di efficienza energetica, l’energia solare a concentrazione potrebbe soddisfare entro il 2030 il 7% del fabbisogno mondiale di energia e raggiungere persino il 25%, ossia un quarto del totale, nel 2050 . Anche nella previsione di uno scenario di sviluppo moderato del mercato, si potrà contare una potenza solare installata di oltre 850 GW per il 2050, che rappresenterebbe un valore tra il 3,0 e il 3,6% della domanda globale nel 2030 e tra l’8,5 e l’11,8% nel 2050 . Per ciò che concerne i costi di produzione dell’energia generata in impianti solari termodinamici, essi sono in sensibile diminuzione e molti promotori di progetti sostengono che presto tali impianti saranno competitivi con le centrali a turbogas di media dimensione. Nello specifico, i fattori che incidono sul costo dell’energia elettrica prodotta con queste tecnologie sono il costo dei campi solari, la connessione alla rete, i costi di promozione e sviluppo del progetto, i costi di infrastrutture locali e i costi di manutenzione. I costi di vendita dell’elettricità possono ridursi con l’aumento delle dimensioni delle centrali, con i progressi ottenuti dalle attività di ricerca e sviluppo e con una maggiore concorrenza e un maggior volume di produzione nel mercato dei componenti, il quale risulta attualmente piuttosto concentrato ed altamente specifico. Infine, le azioni da parte dei governi nazionali o sovranazionali hanno già dimostrato di costituire un contributo cruciale per ridurre ancor più i costi sopraccitati attraverso l’applicazione di condizioni di finanziamento preferenziale, di incentivi sugli investimenti o di agevolazioni fiscali. Attualmente la Spagna è leader mondiale per potenza complessiva installata di solare termodinamico, ma nel giro di 3 o 4 anni il mercato spagnolo si saturerà e lascerà la leadership agli Stati Uniti d’America. Per comprendere al meglio le ragioni di questo successo, per l’elaborazione di questo documento, sono state realizzate una serie di interviste dirette ad attori di rilievo della filiera industriale spagnola. Il risultato emerso è che i motivi di questo successo sono molteplici: incentivi chiari e semplici, fattori geografici favorevoli (insolazione elevata, grandi spazi pianeggianti e semi-desertici, scarsa nuvolosità e piovosità nel sud del Paese), attività di ricerca e sviluppo continuativa ed ininterrotta negli ultimi 30 anni, risorse umane con alta formazione. Tutto ciò consentirà alle grandi imprese spagnole di esportare know-how e di guadagnare posizioni dominanti anche negli altri continenti. Società del calibro di Abengoa Solar, ACS Cobra, Acciona, hanno già una solida base internazionale ed hanno già avviato progetti di costruzione di centrali solari termodinamiche in numerosi paesi esteri, in modo particolare negli USA. Accanto a queste grandi imprese, la filiera industriale spagnola del solare termodinamico evidenzia anche la presenza di numerose piccole e medie aziende che producono in modo particolare i componenti necessari alla costruzione delle centrali. Pertanto, al contrario per esempio del fotovoltaico, si può affermare che la filiera industriale del solare a concentrazione ha attualmente una forte base locale, dal momento che non necessità di processi produttivi estremamente specifici o di tecnologie e metodologie poco diffuse. Inoltre, essendo un mercato giovane ed in forte espansione non presenta al momento forti caratteri competitivi; certamente nel futuro questo equilibrio varierà in funzione delle evoluzioni tecnologiche, del progresso e di eventuali standard che si imporranno nel mercato. In questo scenario l’Italia, oltre al progetto pilota Archimede di ENEL ed ENEA a Priolo (Sicilia), non mostra attualmente uno spiccato interesse a sviluppare progetti di centrali solari termodinamiche. Tuttavia, nel mercato globale possono trovare spazio le imprese italiane che sappiano crearsi un proprio spazio d’azione e sappiano offrire ai grandi clienti componenti più efficienti, qualità e competenze elevate.