Per continuare a ridurre i costi dell’energia solare e di altre tecnologie energetiche pulite, scienziati e ingegneri dovranno probabilmente concentrarsi, almeno in parte, sul miglioramento delle caratteristiche tecnologiche che non sono basate sull’hardware, secondo i ricercatori del MIT. Descrivono questa scoperta e i meccanismi alla sua base in Natura Energia.
Mentre il costo di installazione di un sistema di energia solare è diminuito di oltre il 99 percento dal 1980, questa nuova analisi mostra che le caratteristiche della “tecnologia soft”, come le pratiche di autorizzazione codificate, le tecniche di gestione della catena di approvvigionamento e i processi di progettazione del sistema che vanno alla distribuzione un impianto di energia solare, ha contribuito solo dal 10 al 15 per cento del calo totale dei costi. I miglioramenti alle funzionalità hardware hanno fatto la parte del leone.
Ma poiché la tecnologia soft sta dominando sempre più i costi totali di installazione dei sistemi di energia solare, questa tendenza minaccia di rallentare i futuri risparmi sui costi e ostacolare la transizione globale verso l’energia pulita, afferma l’autrice senior dello studio, Jessika Trancik, professore all’Institute for Data del MIT, Sistemi e società (IDSS).
I coautori di Trancik includono l’autrice principale Magdalena M. Klemun, ex studentessa laureata e postdoc dell’IDSS che ora è assistente professore presso l’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong; Goksin Kavlak, un ex studente laureato dell’IDSS e postdoc che ora è associato al Brattle Group; e James McNerney, ex postdoc dell’IDSS e ora ricercatore senior presso la Harvard Kennedy School.
Il team ha creato un modello quantitativo per analizzare l’evoluzione dei costi dei sistemi di energia solare, che cattura i contributi sia delle caratteristiche della tecnologia hardware sia delle caratteristiche della tecnologia soft.
Il framework mostra che la tecnologia soft non è migliorata molto nel tempo e che le caratteristiche della tecnologia soft hanno contribuito ancora meno al calo dei costi complessivi rispetto a quanto stimato in precedenza.
Le loro scoperte indicano che per invertire questa tendenza e accelerare il calo dei costi, gli ingegneri potrebbero cercare di rendere i sistemi di energia solare meno dipendenti dalla tecnologia soft per cominciare, oppure potrebbero affrontare il problema direttamente migliorando i processi di implementazione inefficienti.
“Capire davvero dove si trovano le efficienze e le inefficienze e come affrontare tali inefficienze è fondamentale per sostenere la transizione verso l’energia pulita. Stiamo facendo enormi investimenti di dollari pubblici in questo e la tecnologia soft sarà assolutamente essenziale per rendere quei fondi contare”, dice Trancik.
“Tuttavia”, aggiunge Klemun, “non abbiamo pensato al design della tecnologia soft in modo sistematico come abbiamo fatto per l’hardware. Questo deve cambiare”.
La dura verità sui costi agevolati
I ricercatori hanno osservato che i cosiddetti “costi agevolati” della costruzione di un impianto solare – i costi di progettazione e installazione dell’impianto – stanno diventando una quota molto maggiore dei costi totali. In effetti, la quota dei costi soft ora varia tipicamente dal 35 al 64 percento.
“Volevamo dare un’occhiata più da vicino alla provenienza di questi costi agevolati e al motivo per cui non scendevano nel tempo con la stessa rapidità con cui i costi dell’hardware”, afferma Trancik.
In passato, gli scienziati hanno modellato il cambiamento dei costi dell’energia solare dividendo i costi totali in componenti additivi – componenti hardware e componenti non hardware – e quindi monitorando come questi componenti sono cambiati nel tempo.
“Ma se vuoi davvero capire da dove provengono questi tassi di cambiamento, devi andare un livello più in profondità per esaminare le caratteristiche della tecnologia. Quindi le cose si suddividono in modo diverso”, afferma Trancik.
I ricercatori hanno sviluppato un approccio quantitativo che modellizza la variazione dei costi dell’energia solare nel tempo assegnando contributi alle singole caratteristiche tecnologiche, comprese le caratteristiche hardware e le caratteristiche della tecnologia soft.
Ad esempio, il loro framework catturerebbe quanto del calo dei costi di installazione del sistema – un costo soft – è dovuto alle pratiche standardizzate degli installatori certificati – una caratteristica della tecnologia soft. Catturerebbe anche il modo in cui lo stesso costo ridotto è influenzato dall’aumento dell’efficienza del modulo fotovoltaico, una caratteristica della tecnologia hardware.
Con questo approccio, i ricercatori hanno visto che i miglioramenti nell’hardware hanno avuto il maggiore impatto sulla riduzione dei costi contenuti nei sistemi di energia solare. Ad esempio, l’efficienza dei moduli fotovoltaici è raddoppiata tra il 1980 e il 2017, riducendo i costi complessivi del sistema del 17%. Ma circa il 40 percento di tale calo complessivo potrebbe essere attribuito a riduzioni dei costi soft legati a una maggiore efficienza dei moduli.
Il framework mostra che, mentre le funzionalità della tecnologia hardware tendono a migliorare molti componenti di costo, le funzionalità della tecnologia soft influiscono solo su alcuni.
“Puoi vedere questa differenza strutturale anche prima di raccogliere dati su come le tecnologie sono cambiate nel tempo. Ecco perché mappare la rete di dipendenze dei costi di una tecnologia è un utile primo passo per identificare le leve del cambiamento, per il solare fotovoltaico e per altre tecnologie come bene”, osserva Klemun.
Tecnologia morbida statica
I ricercatori hanno utilizzato il loro modello per studiare diversi paesi, poiché i costi soft possono variare notevolmente in tutto il mondo. Ad esempio, i costi agevolati dell’energia solare in Germania sono inferiori di circa il 50% rispetto a quelli negli Stati Uniti
Il fatto che i miglioramenti della tecnologia hardware siano spesso condivisi a livello globale ha portato a un drastico calo dei costi negli ultimi decenni in tutte le sedi, ha mostrato l’analisi. Le innovazioni tecnologiche soft in genere non sono condivise oltre confine. Inoltre, il team ha scoperto che i paesi con migliori prestazioni della tecnologia soft 20 anni fa hanno ancora prestazioni migliori oggi, mentre quelli con prestazioni peggiori non hanno visto molti miglioramenti.
Questa differenza da paese a paese potrebbe essere determinata dalla regolamentazione e dai processi di autorizzazione, da fattori culturali o da dinamiche di mercato come il modo in cui le aziende interagiscono tra loro, afferma Trancik.
“Ma non tutte le variabili della tecnologia soft sono quelle che vorresti cambiare in una direzione di riduzione dei costi, come salari più bassi. Quindi, ci sono altre considerazioni, oltre a ridurre semplicemente il costo della tecnologia, a cui dobbiamo pensare quando interpretare questi risultati”, afferma.
La loro analisi indica due strategie per ridurre i soft cost. Per prima cosa, gli scienziati potrebbero concentrarsi sullo sviluppo di miglioramenti hardware che rendano i costi soft più dipendenti dalle variabili della tecnologia hardware e meno dalle variabili della tecnologia soft, ad esempio creando apparecchiature più semplici e standardizzate che potrebbero ridurre i tempi di installazione in loco.
Oppure i ricercatori potrebbero prendere di mira direttamente le funzionalità della tecnologia soft senza modificare l’hardware, magari creando flussi di lavoro più efficienti per l’installazione del sistema o piattaforme di autorizzazione automatizzate.
“In pratica, gli ingegneri perseguono spesso entrambi gli approcci, ma separare i due in un modello formale rende più facile indirizzare gli sforzi di innovazione sfruttando relazioni specifiche tra caratteristiche tecnologiche e costi”, afferma Klemun.
“Spesso, quando pensiamo all’elaborazione delle informazioni, stiamo tralasciando i processi che avvengono ancora in un modo molto poco tecnologico attraverso le persone che comunicano tra loro. Ma è altrettanto importante pensarci come tecnologia quanto progettare software sofisticato”, osserva Trancik.
In futuro, lei ei suoi collaboratori vogliono applicare il loro modello quantitativo per studiare i soft cost legati ad altre tecnologie, come la ricarica dei veicoli elettrici e la fissione nucleare. Sono anche interessati a comprendere meglio i limiti del miglioramento della tecnologia soft e come si potrebbe progettare una tecnologia soft migliore fin dall’inizio.
Questa ricerca è finanziata dall’Ufficio per le Tecnologie dell’Energia Solare del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
