Un nuovo studio rileva che i processi di implementazione del solare e di altri sistemi di energia pulita hanno tardato a migliorare nel tempo, ma devono essere affrontati per ridurre i costi dell’energia pulita in futuro.
Pannelli solari – foto illustrativa. Credito immagine: Jeroen van de Water tramite Unsplash, licenza gratuita
Per continuare a ridurre i costi di energia solare e altre tecnologie energetiche pulite, secondo i ricercatori del MIT, scienziati e ingegneri dovranno probabilmente concentrarsi, almeno in parte, sul miglioramento delle caratteristiche tecnologiche che non sono basate sull’hardware.
Descrivono questa scoperta e i meccanismi dietro di essa In Energia della natura.
Una nuova analisi dei ricercatori del MIT rivela che la tecnologia soft, i processi per progettare e implementare un sistema di energia solare, ha contribuito molto meno alla riduzione dei costi totali degli impianti solari rispetto a quanto stimato in precedenza. Il loro modello quantitativo mostra che per ridurre i costi dell’energia solare in futuro sarà probabilmente necessario migliorare la tecnologia soft o ridurre la dipendenza del sistema dalle caratteristiche della tecnologia soft. Credito immagine: Jose-Luis Olivares/MIT
Sebbene il costo di installazione di un sistema di energia solare sia diminuito di oltre il 99% 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 fornitura e i processi di progettazione del sistema necessari per l’implementazione un impianto a energia solare, ha contribuito solo per il 10-15% alla riduzione dei costi totali.
I miglioramenti alle caratteristiche hardware hanno fatto la parte del leone.
Ma poiché la soft technology domina sempre più i costi totali di installazione dei sistemi di energia solare, questa tendenza minaccia di rallentare i futuri risparmi sui costi e di ostacolare la transizione globale verso l’energia pulita, afferma l’autrice senior dello studio, Jessika Trancik, professoressa presso l’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, ex studente laureato e postdoc dell’IDSS 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 che delle caratteristiche della tecnologia soft.
Il quadro mostra che la tecnologia soft non è migliorata molto nel tempo e che le caratteristiche della tecnologia soft hanno contribuito alla riduzione dei costi complessivi anche meno di quanto stimato in precedenza.
I loro risultati indicano che per invertire questa tendenza e accelerare la riduzione dei costi, gli ingegneri potrebbero cercare di rendere i sistemi di energia solare meno dipendenti dalla tecnologia soft, oppure potrebbero affrontare direttamente il problema migliorando i processi di implementazione inefficienti.
“Capire veramente dove sono le efficienze e le inefficienze e come affrontarle è fondamentale per sostenere la transizione verso l’energia pulita. Stiamo facendo enormi investimenti di denaro pubblico in questo ambito, e la tecnologia soft sarà assolutamente essenziale per far sì che questi fondi contano”, afferma Trancik.
“Tuttavia”, aggiunge Klemun, “non abbiamo pensato alla progettazione di tecnologie soft in modo così sistematico come abbiamo fatto per l’hardware. Questo deve cambiare”.
La dura verità sui costi soft
I ricercatori hanno osservato che i cosiddetti “costi soft” 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 agevolati varia attualmente dal 35 al 64%.
“Volevamo analizzare più da vicino l’origine di questi costi agevolati e il motivo per cui non diminuivano nel tempo con la stessa rapidità dei 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 a un livello più profondo per esaminare le caratteristiche della tecnologia. Poi le cose sono andate diversamente”, dice Trancik.
I ricercatori hanno sviluppato un approccio quantitativo che modella il cambiamento dei costi dell’energia solare nel tempo assegnando contributi alle singole caratteristiche tecnologiche, comprese sia le caratteristiche hardware che le caratteristiche tecnologiche soft.
Ad esempio, il loro quadro catturerebbe in che misura il 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 morbido 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 avevano il maggiore impatto sulla riduzione dei costi soft 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% di questo calo complessivo potrebbe essere attribuito alla riduzione dei costi legati al miglioramento dell’efficienza dei moduli.
Il quadro mostra che, mentre le caratteristiche della tecnologia hardware tendono a migliorare molte componenti dei costi, le caratteristiche della tecnologia soft influiscono solo su alcune.
“Puoi vedere questa differenza strutturale anche prima di raccogliere dati su come le tecnologie sono cambiate nel tempo. Ecco perché mappare la rete di dipendenza dai costi di una tecnologia è un primo passo utile per identificare le leve del cambiamento, per il solare fotovoltaico e anche per altre tecnologie”, osserva Klemun.
Tecnologia morbida statica
I ricercatori hanno utilizzato il loro modello per studiare diversi paesi, poiché i costi agevolati possono variare ampiamente in tutto il mondo. Ad esempio, i costi dell’energia solare in Germania sono circa il 50% inferiori a quelli degli Stati Uniti
Il fatto che i miglioramenti tecnologici dell’hardware siano spesso condivisi a livello globale ha portato negli ultimi decenni a un drastico calo dei costi in tutte le località, ha dimostrato l’analisi.
Le innovazioni tecnologiche soft in genere non sono condivise oltre confine. Inoltre, il team ha scoperto che i paesi con migliori prestazioni tecnologiche soft 20 anni fa hanno ancora prestazioni migliori oggi, mentre quelli con prestazioni peggiori non hanno visto grandi 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 tecnologiche soft sono quelle che si vorrebbero modificare in una direzione di riduzione dei costi, come la riduzione dei salari. Quindi, ci sono altre considerazioni, oltre alla semplice riduzione del costo della tecnologia, a cui dobbiamo pensare quando interpretiamo questi risultati”, afferma.
La loro analisi indica due strategie per ridurre i costi soft. Innanzitutto, 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 più 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 perseguiranno spesso entrambi gli approcci, ma separare i due in un modello formale rende più semplice indirizzare gli sforzi di innovazione sfruttando le relazioni specifiche tra caratteristiche tecnologiche e costi”, afferma Klemun.
“Spesso, quando pensiamo all’elaborazione delle informazioni, tralasciamo processi che avvengono ancora a un livello molto basso di tecnologia attraverso le persone che comunicano tra loro. Ma è altrettanto importante pensarla come una tecnologia quanto lo è progettare software fantasiosi”, osserva Trancik.
In futuro, lei e i suoi collaboratori vogliono applicare il loro modello quantitativo per studiare i costi soft legati ad altre tecnologie, come ad esempio ricarica dei veicoli elettrici E 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.
Scritto da Adam Zewe
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
