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Analisi del Mercato italiano del fotovoltaico e delle strategie per uno sviluppo sostenibile Francesco ROCA Unità Tecnica ENEA Portici Coordinamento partecipazione progetti Europei ed Internazionali Università degli Studi di Palermo Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Sala Conferenze Hotel LaeTorre. Viadel Piano Gallo 11 –15Mondello (PA) Mondello (PA) IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche mercato fotovoltaico ottobre 2012 Sommario La competitività della tecnologia fotovoltaica Il mercato PV mondiale Il mercato PV nazionale La filiera PV nazionale Le piattaforme tecnologiche La ricerca in Italia sul PV Analisi e conclusioni IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) La competività tecnica-economica del PV L’evoluzione dei costi Source: Grid parity – definitions and scenarios“ B2B Workshop “Grid Parity – two words, many different meanings” Valencia - September 2, 2008 Winfried Hoffmann, Vice President EPIA Variazioni dei costi Fonte: A Strategic Agenda for Photovoltaic Solar Energy Technology –EU PV Platform Edition 2 - 2011 I costi dell’elettricità per l’utente finale Costi dell’elettricità dell’utente finale – vs- distanza dalla rete 1,4 Electricity cost ($/kWh) 1,2 PV 10 $/W 1,0 0,8 0,6 PV 5 $/W 0,4 PV 2 $/W 0,2 0 0,3 3 5 10 20 50 100 300 Daily load (kWh/day) La disponibilità di nuove tecnologie cost –effective per lo storage energetico darà al PV una notevole opportunità di mercato (>80-85% riferito alla popolazione) Fonte ENEA Il Mercato PV mondiale La produzione Mondiale Fonte PV Status Report 2012.- : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Le tecnologie Fonte: A Strategic Agenda for Photovoltaic Solar Energy Technology –EU PV Platform Edition 2 - 2011 Le installazioni mondiali Fonte: PV Status Report 2012.- : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Le installazioni in Europa Fonte: PV Status Report 2012.- : JRC.- Scientific and Policy Report Jarnulf Jaeger Waldau IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Il mercato Italiano Conto Energia Feed--in tariff (FiT) Feed FiT)- Feed Feed--in Premium (FIP) Primo conto energia : decr. att 28.07.2005 e 6.02.2006 • Il MISE sostituisce contributi statali a fondo perduto conto capitale per la messa in esercizio dell’impianto (es. programma tetti Fotovoltaici) con il sistema di finanziamento in conto esercizio per produzione elettrica (c€ x KWh fornito alla rete) Secondo Conto Energia: Decr. MISE D.M. 19.02.2007 incentivi fino al 31.12. 2010. Nuovi criteri per incentivare la produzione elettrica La tariffa incentivante viene applicata su tutta l'energia prodotta e non solamente su quella prodotta e consumata in loco Vengono snellite le pratiche burocratiche e viene introdotta la differenziazione delle tariffe (BIPV-Integrazione architettonica e taglia impianto) Premio per impianti fotovoltaici abbinati all’uso efficiente dell’energia) Conto Energia Feed--in tariff (FiT) Feed FiT)- Feed Feed--in Premium (FIP) Terzo Conto energia (D.M. 6.08.2010) applicabile agli impianti entrati in esercizio a partire dal primo gennaio 2011 e fino al 31 maggio 2011. • impianti fotovoltaici (suddivisi in “impianti su edifici” o “altri impianti fotovoltaici”); • impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative • impianti fotovoltaici a concentrazione • impianti fotovoltaici con innovazione tecnologica) Decreto Salva Alcoa Con la legge 13 agosto 2010, n.129 (legge cosiddetta “salva Alcoa”) si è stabilito che le tariffe incentivanti previste per il 2010 dal Secondo Conto Energia potessero essere riconosciute a tutti i soggetti che abbiano concluso l’installazione dell’impianto fotovoltaico entro il 31 dicembre 2010 e che gli stessi impianti entrino in esercizio entro il 30 giugno 2011 prorogando di fatto fino al 30 giugno 2011 il periodo di operatività del secondo Conto Energia Conto Energia Feed--in tariff (FiT) Feed FiT)- Feed Feed--in Premium (FIP) Quarto Conto energia D.M. 05/05/2011 Pubblicato il 12.05.2011 Ha definito il meccanismo di riguardante gli impianti che entrano in esercizio dopo il 31 maggio 2011 Riduzione progressiva degli incentivi per la produzione di energia elettrica dal PV Gradualità del decalage a protezione degli investimenti già in corso Valorizzazione degli interventi che conseguono una buona integrazione architettonica Nuovi impulsi per favorire l'introduzione di nuove tecnologie Freno agli investimenti speculativi e maggiori incentivi per i piccoli impianti rispetto a quelli di maggiore taglia. Quinto conto energia D.M. 5 luglio 2012 Si riducono drasticamente gli incentivi Cesserà di applicarsi decorsi 30 giorni solari dalla data in cui il costo indicativo cumulato degli incentivi > 6,7 miliardi di euro l’anno. (comprensivo dei costi impegnati dagli impianti iscritti in posizione utile nei Registri. Ciò verrà comunicato dall’AEEG - con un’apposita deliberazione- sulla base degli elementi forniti dal GSE attraverso il proprio Contatore fotovoltaico - Conto Energia Italian FiT-FiP law : Conto Energia feed-in tariff (FIT Istallazione di sistemi PV in Italia 10730 GWh (2011) 3.2% Total Energy demand Il contatore Fotovoltaico Al 10 Ottobre 2012 Stato attuale incentivi Al 10 Ottobre 2012 Stato attuale incentivi Al 10 Ottobre 2012 La filiera nazionale La filiera PV completa Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2008 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano La filiera PV Italiana (2008) Totale filiera ~ 4400 mln€ Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2008 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano La filiera Italiana PV (2008) Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2008 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano La filiera Italiana PV (2011) Totale filiera 2010 ~ +480% risp. 2008 Totale filiera 2011 ~ +330% risp. 2008 Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2012 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano La filiera Italiana PV (2011) Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2012 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano 26 IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Andamento prezzi moduli PV multimulti-Si Fonte: Solar Energy Report.- Il Sistema Industriale Italiano nel business dell’Energia Solare Ediizione 2012 .- Energy & Strategy Group Politecnico Milano IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Costo impianti PV dicembre 2011 Scomposizione costi impianti <3KWp 4.500 €/Kwp Gen 2011 -- > ~3100 €/Kwp (dic 2011) -45% Scomposizione costi impianti <1 MWp 2.800 €/Kwp Gen 2011 -- > ~1650 €/Kwp (dic 2011) -41% Lesson Learned Il fotovoltaico ha mantenuto la promessa Il fotovoltaico può sostenere più del 70-80% della domanda globale mondiale di energia riferita alla popolazione Nonostante i repentini abbattimenti dei costi degli ultimi anni soprattutto per la produzione cinese-asiatica suscitano qualche perplessità sulla effettiva motivazione tecnologica, la fonte energetica sta raggiungendo la sua piena competività tecnica-economica. L’attuale mercato italiano dei moduli si sostiene ampiamente sulla produzione asiatica (Cina, Taiwan) ma c’è una notevole industria nazionale per la componentistica BOS e per le installazioni. IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Tecnologie-vs-mercato Tecnologia – vsvs- mercato Tecnology – vs vs-- market cycle Come assicurare lo sviluppo della tecnologia? tecnologia? PV Road Maps Mondiali: Mondiali: IEA PV Road Map The Solar America Initiative (SAI) Japan’s PV roadmap towards 2030 (PV2030) and the 2009 update PV2030+ China’s solar energy development plans India’s Solar Initiative Australia’s Solar Flagship Initiative 32 IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Come assicurare lo sviluppo della tecnologia? tecnologia? PV Road Maps Europee: Europee: The European Union’s Strategic Energy Technology (SET) Plan Solar Europe Industry Initiative The European PV Technology Platform’s Implementation Plan for Strategic Research Agenda 33 IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) NEDO PV2030+ Roadmap EERE, Solar America Initiative USA Departmen of Energy .- Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) Ten PV technology roadmaps were developed in 2007 by NREL, Sandia National Laboratories, DOE, and experts from universities and private industry [SAI 2007] EERA PV: Indicative PV RoadMap Evoluzioni attese delle efficienze Source IEA-PVPS www.iea-pvps.org 37 IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) PV R&D Roadmap : Topic comuni Aumentare gli sforzi di R&D per ridurre i costi (nella produzione dei materiali e per le tecniche realizzative dei dispositivi, le connessioni elettriche, l’incapsulamento,etc) Supportare l’implementazione della tecnologia esistente (short term) e per l’innovazione (long term option) Espandere ed ottimizzare la collaborazione internazionale in R&D Fare un migliore uso delle risorse scientifiche, tecnologiche ed economiche nazionali/internazionali 38 IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Quale R&D in Italia sul PV? IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) R&D in Italia sul fotovoltaico ISMAC IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) R&D in Italia sull’ sull’ Existing Technologies Organization Existing Technologies ENEA high efficiency and low cost crystalline silicon based solar cells; Low temperature and laser assisted processes; amorphous/crystalline silicon heterojunctions, Development and optimization of micromorph solar cells including application of intermediate reflectors and optimized light trapping, Low cost transparent conductive oxides , Characterization of material and devices , low cost Interconnection and packaging solutions both for rigid and flexible modules Solar cells characterization; PV manufacturing companies consultancy CdTe/CdS; CuGaInSe2/CdS. Technology trasfer Production of II-VI thin films for the photovoltaic by direct ablation by ultra-short high energy electron pulses High efficiency and low cost crystalline silicon based solar cells cSi Solar cells, multicrystalline and solar grade Si Thin film Silicon and micromorph Solar cells UNI-PR; UNI-VR Siena Solar Nanotech S.p.A Uni-FE Uni-MI-Bicocca Uni-CT Uni-RM1 CNR-IMIP-BA CNR-IMM-BO Amorphous/crystalline heterojunctions Solar Cells The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment.. R&D in Italia su concetti avanzati inorganici Organization Inorganic Advanced Concepts NanoscienceLab. University of Trento Solar cells integrating Si nanocrystals and plasmonic layer, Sub-bandgap light absorption, Photoluminescence down-shifting effect; Secondary emission in a cell, understanding of the photoresponse properties and simulation of light absorption (prof. L.Pavesi) Disruptive technologies for photovoltaics based on highly absorbing disordered structures for PV, Light trapping in nanostructures, Artificial photosynthesis Synthesis of new hybrid materials, thin film nanophotonic structures for solar cells (Dr. D. Wiersma) Light absorption in nanostructured Si and Ge (Quantum Dots, Nanowires, thin films); Electrical transport in nanostructured and amorphous Si; Plasmonic effects on metallic nanostructured or thin films (prof. F.Priolo) INOA-CNR & LENS-FI MATIS IMM-CNR-CT IMEM-CNR-PR IMIP-CNR-BA ENEA IMM-CNR Quantum wells and quantum dots for solar photovoltaics, Improvement in manufacturing Solar CIGS solar(Dr. M. Mazzer) Plasmonic Photovoltaics; Nanostructured silicon PV; Growth of Silicon nanowires through VLS gallium-catalyzed mechanism and Nanowires growth of III-V and II-VI semiconductors; Optical monitoring and material processing (Dr.G.Bruno) All Si-QD Solar Cells, , CuO2 and Cu2(Zn,Fe)SnS4 based solar cells III-V and II-VI Nanowire-based photovoltaics by MOVPE; III-V nanowires on Si; (Prof. N. Lovergine) UNI-NA IMM-CNR -BO Uni-Camerino Solar lab Srl Uni-Ge Silicon-carbon alloy films (nc-Si 1-X CX) , silicon nanocrystallites embedded in in SiC dielectric matrix (Prof. A.Ambrosone, U.Coscia, Dr. C.Summonte) Si QD nucleation via solid phase separation in SiO2 and Silicon Oxynitride matrices (Prof. Roberto Murri) metal nanowire arrays with plasmonic functionality (prof. Buatier de Mongeot) Fondazione Bruno Kessler FBK Integration of nanocrystalline Si to improve cell efficiency. Organic bulk heterojunction solar cells on flexible substrates (Advance Photonics and Photovoltaics (dr. P.Bellutti) The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment.. R&D in Italia sulla Concentrazione Organization PV Concentration ENEA High efficiency PV-C cSi Solar cells, concentration optics, PV-C modules, trackers, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.- Technical Norms Multijunction solar cells based on III-V compounds (dr. R.Campesato) CESI S.p.A. RSE SpA Uni-FE Multijunction solar cells based on III-V compounds Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.- Technical Norms (dr. G.Timò), Concentration optics, Dichroic Application (light splitting), Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems ENEL SpA Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems (Dr. F.Aleo) FBK Fondazione Bruno Kessler CMOS technology Silicon microfabrication pilot line for crystalline silicon solar for CPV (Microtechnologies Lab). Testing and Automatic probers (dr. P.Bellutti) Pirelli Labs , Angelantoni, Beghelli , C-Power, Opto-i PV-Concentration Modules and Systems. The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment.. R&D in Italia sulle celle Organic e DSSC Organization CHOSE – Univ. Rome “Tor Vergata” Univ Milano-Bicocca ENI SpA.- Donegani Organic and DSSC Solar Cells Dye Sensitized Solar Cells & Modules and panels (prof. A. Di Carlo) ISOF-CNR-Bo Uni-FE DSC, polymer & small-molecule bulk heterojunction cells (prof. A.Abbotto) Organic Solar Cells (Dr.R.Po) Photo-electrochemical Water Splitting by DSSC (D.LMeda) Dye sensitised solar cells (DSSC); Hybrid solar cells based on Colloidal inorganic Nanocrystals; Organic/hybrid solar cells exploiting plasmonic effects (prof. G.Gigli) Theoretical and Experimental Modeling of Molecular and Nanostructured Systems Design, Synthesis and Characterization of Precursors and Functional Molecules (Dr. F. De Angelis) All-organic and hybrid active layer Solar Cells, device assembly and photovoltaic characterisation (Dr.S.Luzzati) Organic bulk-heterojunction solar cells (Dr. N.Camaione) Realization and Characterization of DSSC ENEA Organic & DSSC Solar Cells. Organic TCO, Carbon Nanotubes graphene Uni-SA Organic nanocomposite heteroemitters on c-Si solar cells (prof. H.C. Neitzert ) NLL-ITT-LE ISTM-CNR ISMAC-CNR-Mi The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment.. R&D in Italia su BOS & Sistemi PV Organization ENEA Poli-MI, UniRM2 BOS & PV systems module's quality evaluation , reliability and life time estimation, BOS, DC-DC converter, DMPPT, Tracking systems Build Integrated PV, Distributed energy generation & management, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Technical Norms. Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems.Build Integrated PV, Distributed energy generation & management , Technical Norms BIPV, Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Uni-NA Modelling and characterization of cSi Solar cells RSE SpA UNi-TO, Uni-PA Uni-SA, CCR IES Ispra BOS, DC-DC converter, DMPPT, PV modules certification, Indoor-Outdoor Characterization of components and PV-C Systems Technical Norms. The author would like to stress that the information in this table was compiled with the aim to be as complete as possible, but he would like to apologize for the possible inaccuracies and welcome every amendment.. Attività ENEA sul PV:”value PV:”value chain chain”” Materials - Thin Silicon film - Thin Silicon on polimeric substrates - Epi-wafer approach - Thin Polycrystalline (kesterites) - Nanomaterials & Graphene - Trasparent Conductive Oxide - Advanced dielectric coating Devices - Tandem/micromorph Solar Cells - aSi/cSi Solar Cells - High Efficiency cSi Solar Cell (PVC) - OPV & DSSC Solar cells - Indoor/outdoor characterization of Solar cells Sistems - PV Modules Indoor/outdoor Qualification - Definition of standards - Energy prediction - Smart PV modules - Reliability Analysis on BOS Components - Solar Tracking - PV module Recycling Applications - Distributed generation - Large plants - Hybride Solar/Thermal application - Smart grid - BIPV & Ecobuildings design - PV demo site - Market&Incentives Lesson learned Eccellente qualità di svariati gruppi di ricerca italiani sui materiali , meno sui dispositivi. Spesso gli sforzi di ricerca sono focalizzati su aspetti “verticistici” di competenza (es. eccellenza su una particolare tecnica di caratterizzazione, conoscenze chimico-fisiche di uno specifico materiale,etc) Frammentazione della attività R&D Pochi gruppi sono realmente focalizzati sull’implementazione delle existing Technology (attività di ricerca per lo short term) Buon livello della ricerca di sistema I fondi sono pochi e molto frammentati e pertanto si rivelano a volte inefficaci IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Strategia & Finanziamento della R&D sul PV IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) R&D Road map in Italy : PNR - Programma Nazionale di Ricerca : Supporta la ricerca di base favorendo la multidisciplinarietà. Promuove lo sviluppo di capitale umano per la scienza, premiare l’eccellenza, promuovere la ricerca nazionale/internazionale, incrementare la collaborazione tra ricerca pubblica ed industrie, stimolare e promuovere, start up e società per nuove tecnologie IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Modalità di finanziamento finanziamento:: Quasi tutti i fondi sono sotto la responsabilità del MIUR e del MSE FIRB- Fondo Integrativo Ricerca di Base (Ricerca di base) PRIN - Progetti di ricerca industriali di interesse nazionale (Ricerca industriale su topic di rilevanza nazionale) FAR- Fondo Agevolativo Ricerca (Strumento pubblico per finanziare la ricerca industriale FISR- Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca (Specifici progetti di ricerca per area tematuca definiti da PNR-Piano nazionale della Ricerca ) PON Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competività (Specifici programmi di ricerca supportati da EU per incrementare la ricerca e la competività nazionale nelle aree obiettivo 1) CERSE Fondi Ministero Sviluppo Economico fondi assegnati tramite il CERSE (Comitato degli Esperti per la Ricerca sul sistema Elettrico) IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Lesson Learned : finanziamenti Esistono potenzialmente degli strumenti quali il PNR per coordinare la ricerca, ma nella sostanza la strategia di intervento è solo parzialmente attuata per il fotovoltaico come per altre tecnologie cruciali per il sistema paese, non solo quelle energetiche. Esiste una frammentazione dei meccanismi che finanziano la ricerca, e c’è una forte scollatura tra i vari meccanismi I fondi assegnati sono molto limitati Si premia ancora poco la collaborazione e la finalizzazione della ricerca per lo sviluppo del prodotto. IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Learned lesson:attività R&D Frammentazione della R&D Eccellente qualità di diversi gruppi di ricerca sui materiali , un poco meno sui dispositivi Spesso gli sforzi sono focalizzati su aspetti “verticistici” (specifica tecnica di caratterizzazione, specifico materiale, etc) Pochi gruppi sono realmente focalizzati sull’implementazione delle existing Technology (short term R&D) Buon livello della ricerca di sistema IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Conclusioni e proposte Ridurre la numerosità dei meccanismi incentivanti a favore dell’intensità degli stessi Necessità del coordinamento della ricerca a livello nazionale con iniziative nazionali (es. AIREn) ed internazionali (PV Platform, EERA, etc) Focalizzare i gruppi di ricerca dei materiali e dei dispositivi su una ricerca collaborativa pubblico – privata e finalizzata allo sviluppo di prodotti nazionali (filiera) Sfruttare la rilevante ed interessante ricerca di sistema per lo sviluppo di nuovi applicazioni, gestioni smart, storage efficiente, cost effective,etc etc IEEE- Convegno: Tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico 15 ottobre 2012 Mondello (PA) Thanks for your attention Francesco Roca ENEA UTTP Portici Tel:081-7723270 Fax:081-7723344 E-mail: [email protected] Enea Portici Technological Unit European and International Project Coordination Località Granatello, Granatello, 80055 Portici, Naples Itally www.portici.enea.it