Widecons è una startup innovativa con la missione di supportare le PMI nella trasformazione digitale e green. In Widecons crediamo fermamente che queste due trasformazioni siano profondamente collegate e sinergiche. Negli anni, l’integrazione delle tecnologie digitali con le soluzioni green ha creato nuove fondamentali opportunità per migliorare l’efficienza e la sostenibilità. Uno dei migliori esempi di questa sinergia è lo sviluppo dei sistemi fotovoltaici regolati digitalmente.
Questi sistemi combinano l’analisi dei dati in tempo reale, i sensori IoT e gli algoritmi di ottimizzazione basati sull’intelligenza artificiale per regolare dinamicamente la produzione e il consumo energetico, portando a una maggiore efficienza, riduzione degli sprechi e integrazione con le reti intelligenti. Questo approccio non solo massimizza la resa, ma garantisce anche una strategia energetica sostenibile e lungimirante per le imprese.
Principio di funzionamento del fotovoltaico, costi e trend di mercato
Il cuore di un sistema fotovoltaico (FV) è la cella fotovoltaica, in grado di convertire direttamente l’energia della radiazione solare in energia elettrica. In questo processo non è coinvolta alcuna conversione termodinamica (calore in lavoro), anche se le condizioni termiche influenzano la produzione di energia elettrica del sistema FV. La cella agisce come una batteria (o meglio, un generatore di corrente) capace di fornire 3-4 Ampere (a circa 0,5V) quando la superficie ricevente è di 0,01m² e l’irraggiamento è di 1 kW/m².
Le celle vengono collegate in serie per formare moduli fotovoltaici, che forniscono corrente continua a tensioni di decine di volt. L’inverter e altri componenti elettronici controllano la potenza dell’impianto FV e trasformano la corrente continua in alternata, idonea alla connessione alla rete.
I sistemi fotovoltaici presentano costi di investimento abbastanza significativi, ma offrono comprovata affidabilità e lunga durata.
Al 2024, il costo dei moduli fotovoltaici si aggira intorno a 1,00-1,20 €/Wp, grazie alla riduzione dei costi dei materiali e all’ottimizzazione delle tecnologie. Quindi, il costo complessivo chiavi in mano di un impianto fotovoltaico di piccola scala può variare tra 1.200 e 1.500 €/kWp. Questa stima varia in funzione della localizzazione e dalle specifiche dell’impianto e riflette la continua discesa dei prezzi rispetto agli anni precedenti.
Wp (Watt di picco) è l’unità di misura che indica la potenza massima che un pannello fotovoltaico può generare in condizioni ideali di esposizione alla luce solare. Rappresenta la capacità nominale del modulo e viene usato per stimare la produzione di energia dell’impianto.
La capacità fotovoltaica cumulativa globale mondiale è cresciuta fino a 1,6 TW nel 2023, rispetto a 1,2 TW nel 2022, con un incremento da 407,3 GW a 446 GW di nuovi impianti fotovoltaici installati. Circa 150 GW di capacità aggiuntiva deriva da moduli fotovoltaici immagazzinati in tutto il mondo. Dopo diversi anni di crescite dei costi dei materiali e del trasporto, i prezzi dei moduli sono crollati.
Tale diminuzione drastica, dovuta principalmente all’eccesso di offerta, ha permesso al fotovoltaico di rimanere competitivo, anche se i prezzi dell’elettricità sono diminuiti dopo i picchi storici del 2022, sostenendo al contempo la transizione verso fonti di energia più pulite
L’Europa ha continuato a mostrare una forte crescita installando 61 GW (di cui 55,8 GW nell’UE), trainata da una ripresa in Germania (+14,3 GW), e da volumi crescenti in Polonia (+6,0 GW), Italia (+5,3 GW) e Paesi Bassi (+4,2 GW), mentre la Spagna ha registrato una leggera diminuzione (-7,7 GW) (fonte: rapporto IEA-PVPS T1-42: 2024).
Le tecnologie digitali come l’IoT, il cloud computing, l’intelligenza artificiale (AI) e il machine learning (ML) completano e ottimizzano significativamente i sistemi fotovoltaici, soprattutto per le applicazioni B2B e per i clienti del settore industriale. Ecco 10 motivi per cui queste tecnologie sono fortemente sinergiche con i sistemi FV, in ordine decrescente di importanza
1- Ottimizzazione della produzione energetica (AI & ML)
- Tecnologie coinvolte
L’uso combinato di reinforcement learning (RL) e reti neurali profonde (DNN) per l’orientamento dei pannelli solari e le impostazioni degli inverter migliora l’efficienza energetica adattandosi alle variazioni esterne come irraggiamento e temperatura. Tuttavia, poiché l’orientamento automatico dei pannelli richiede un alto costo di investimento e di manutenzione, nel breve termine l’ottimizzazione degli inverter con AI/ML è la soluzione più accessibile. Questo approccio permette alle aziende di migliorare il rendimento, senza i costi elevati dei sistemi di tracking, mentre il tracking solare diventerà più diffuso con l’evoluzione delle tecnologie.
- Benefici quantificati
Basandosi su modelli di ML che predicono il miglior angolo e momento per la raccolta di energia, previsioni meteo e tendenze della domanda energetica, l’ottimizzazione tramite AI può migliorare la resa energetica del 10-15%
2- Manutenzione predittiva (AI & sensori IoT)
- Tecnologie coinvolte
I sensori IoT raccolgono in modo continuo i dati principali dell’impianto (tensione, corrente, temperatura), mentre algoritmi di rilevamento delle anomalie (es. Random Forest, Decision Trees) predicono i guasti ai componenti.
- Benefici quantificati
Poiché la rilevazione precoce dei guasti consente di intervenire prima che si verifichino malfunzionamenti maggiori, la manutenzione predittiva riduce i tempi di inattività del 30-50% e i costi di manutenzione del 20-30%.
3- Monitoraggio in tempo reale (IoT & integrazione cloud)
- Tecnologie coinvolte
I sensori abilitati dall’IoT inviano dati a una piattaforma cloud che, tramite dashboard e avvisi, fornisce l’analisi in tempo reale delle prestazioni del sistema. È prassi comune utilizzare tecnologie come MQTT o LoRaWAN per la trasmissione dei dati.
- Benefici quantificati
Poiché i dati raccolti consentono regolazioni rapide e il rilevamento delle inefficienze, il monitoraggio in tempo reale può aumentare l’efficienza operativa fino al +20%.
4- Integrazione con la rete elettrica intelligente (IoT & AI distribuita)
- Tecnologie coinvolte
I dispositivi IoT collegati alle reti intelligenti utilizzano algoritmi di AI, come i sistemi di gestione delle risorse energetiche distribuite (DERM), per ottimizzare il trasferimento di energia tra produttori e consumatori.
- Benefici quantificati
L’integrazione con le reti intelligenti migliora del 10-20% l’efficienza della distribuzione dell’energia, riducendo le richieste di picco, garantendo una maggiore stabilità della rete e minimizzando le perdite energetiche.
5- Gestione del carico energetico (ottimizzazione basata su AI)
- Tecnologie coinvolte
Algoritmi di machine learning (es. reti Long Short-Term Memory [LSTM]) analizzano i modelli di consumo e la produzione fotovoltaica, bilanciando in tempo reale offerta e domanda.
- Benefici quantificati
La gestione avanzata del carico riduce i costi energetici fino al 15% e aumenta l’autoconsumo di energia solare del 20%, riducendo la dipendenza da fonti esterne.
6- Analisi avanzata dei dati (analisi AI basata su cloud)
- Tecnologie coinvolte
Piattaforme cloud come AWS o Azure eseguono algoritmi di intelligenza artificiale (es. clustering k-means per l’analisi delle tendenze) su grandi set di dati generati dai sistemi fotovoltaici, fornendo approfondimenti dettagliati sulle prestazioni e sulle eventuali anomalie.
- Benefici quantificati
L’analisi dei dati migliora l’efficienza del sistema fotovoltaico del 10-12% ottimizzando le attività e individuando opportunità per ulteriori risparmi energetici.
7- Previsione della domanda e dell’offerta (algoritmi AI/ML)
- Tecnologie coinvolte
Per garantire un funzionamento del sistema pienamente efficiente, modelli di ML, come le reti neurali ricorrenti (RNN) o gli algoritmi Support Vector Machines (SVM), prevedono la produzione di energia sulla base delle previsioni meteo e dei dati storici.
- Benefici quantificati
Previsioni accurate riducono lo spreco di energia fino al 10-15%, migliorando la pianificazione dell’uso e dello stoccaggio dell’energia, soprattutto durante i periodi di massima produzione.
8- Automazione della gestione energetica (IoT, AI e sistemi SCADA)
- Tecnologie coinvolte
I sistemi di controllo e acquisizione dati (SCADA), combinati con l’intelligenza artificiale, automatizzano la regolazione degli inverter, la gestione delle batterie e le regolazioni dei pannelli solari.
- Benefici quantificati
L’automazione migliora i tempi di risposta ai cambiamenti nella produzione o nel consumo energetico, aumentando l’efficienza del sistema del 10-15% e riducendo i costi di intervento umano.
9- Riduzione dei costi operativi (AI e cloud)
- Tecnologie coinvolte
Le piattaforme cloud abilitano l’automazione basata su AI, eliminando la necessità di monitoraggio e intervento manuale. L’AI ottimizza le impostazioni degli inverter e l’allocazione dell’energia, in base ai dati in tempo reale.
- Benefici quantificati
Ridurre la necessità di manodopera abbatte i costi operativi dei sistemi fotovoltaici fino al 20%, in particolare minimizzando i tempi di inattività e migliorando l’affidabilità del sistema.
10- Sostenibilità e reportistica (AI & IoT per la raccolta dati)
- Tecnologie coinvolte
I sistemi fotovoltaici abilitati dall’IoT raccolgono dati elaborati da piattaforme AI basate su cloud per generare automaticamente report di sostenibilità che soddisfano gli standard di conformità.
- Benefici quantificati
Le aziende riducono i costi di reportistica del 10-15% automatizzando la generazione dei rapporti di conformità, migliorando al contempo la capacità di raggiungere obiettivi di sostenibilità grazie a dati più accurati.
In sintesi, l’integrazione delle tecnologie digitali nei sistemi fotovoltaici assicura sia un aumento dell’efficienza e delle prestazioni ottimizzate, sia una considerevole riduzione dei costi e una maggiore affidabilità del sistema.