Il fotovoltaico in acqua raggiunge una capacità globale di 21,18 GW

Un gruppo di ricerca guidato da scienziati della Tianjin Normal University cinese ha utilizzato immagini satellitari per rivelare il rapido sviluppo del fotovoltaico acquatico (WPV) negli ultimi 20 anni.

Il WPV comprende sia sistemi fotovoltaici galleggianti che impianti fotovoltaici installati su strutture fisse in acque poco profonde.

Per questo compito, il team ha sviluppato un metodo di telerilevamento basato su un indice, chiamato indice fotovoltaico differenziale normalizzato (NDPI). I metodi basati sugli indici sono formule matematiche che identificano le caratteristiche del territorio in base agli indici spettrali, calcolati utilizzando le diverse bande di luce catturate dai satelliti.

“Rispetto agli approcci tradizionali di thresholding e apprendimento automatico, i metodi basati sugli indici si basano sulle caratteristiche universali degli oggetti target, offrendo una maggiore adattabilità alle variazioni delle condizioni ambientali”, hanno dichiarato gli studiosi. Inoltre, i metodi basati sull’indice forniscono soluzioni più rapide e flessibili per la mappatura dei WPV e l’aggiornamento delle informazioni, poiché rispondono direttamente alle caratteristiche spettrali degli oggetti target”. Inoltre, gli array di WPV, tipicamente situati su superfici acquatiche, presentano una minore suscettibilità ai disturbi ambientali rispetto agli impianti fotovoltaici terrestri”.

Per creare il loro metodo NDPI, i ricercatori hanno analizzato 5.000 siti a livello globale da Google Earth. I campioni sono stati suddivisi in cinque tipi di copertura del suolo: suolo nudo, superficie impervia, vegetazione, acqua e fotovoltaico. In base all’analisi delle immagini, i pannelli solari riflettono più luce infrarossa a onde corte (SWIR1) rispetto alla maggior parte delle superfici e riflettono meno luce visibile e infrarossa vicina (NIR) rispetto al terreno o all’acqua.

In seguito a queste scoperte, il team è stato in grado di progettare formule per rilevare i pannelli solari sull’acqua. Il metodo è stato poi verificato su 1.000 WPV, ottenendo un’accuratezza (OA) per la distribuzione spaziale e la data di installazione rispettivamente di 0,935 e 0,927. “Nel complesso, le date di installazione delle WPV hanno mostrato un’elevata accuratezza, con un’accuratezza dell’utente (UA), un’accuratezza del produttore (PA) e valori di F-score superiori a 0,9 per tutti gli anni tranne il 2012 e il 2013”, hanno dichiarato.

Dopo aver verificato il metodo, gli scienziati lo hanno testato sulle immagini del 2023 del sensore satellitare Sentinel-2 MSI gestito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Utilizzando le immagini 2000-2023 del satellite Landsat della NASA, il team ha testato l’NDPI per le tendenze delle date di installazione.

“L’area globale della WPV raggiungerà i 589,14 km2 nel 2023. In particolare, la crescita della WPV globale ha subito un’accelerazione significativa dopo il 2015, con un tasso di crescita annuale di 56,06 km2 all’anno, quasi dieci volte superiore a quello del periodo 2000-2015 (5,98 km2 all’anno)”, hanno mostrato i risultati. “Lo sviluppo della WPV è stato particolarmente rapido in Asia, soprattutto in Cina. Nel 2023, l’area della WPV in Cina raggiungerà i 472,92 km2, rappresentando più dell’80% del totale globale”.

L’analisi ha rivelato che l’Asia è il principale contributore alla WPV globale, con oltre il 97% dell’area WPV, seguita dal Nord America con l’1,569%, mentre tutti gli altri continenti hanno avuto un contributo combinato di circa l’1%. Mentre la Cina è stata il contributore dominante, con un’area di WPV di 472,92 km2, la Thailandia e il Vietnam sono emerse come aree chiave con aree superiori a 20 km2 in ciascuna di esse.

“In Cina, il sostegno politico ha notevolmente accelerato lo sviluppo della WPV, con un aumento dell’area WPV da 104,89 km2 nel 2016 a 472,92 km2 entro il 2023”, hanno osservato. “Oltre alla Cina, anche l’area WPV in Vietnam è aumentata da 6,17 km2 nel 2017 a 24,24 km2 nel 2023, e l’area WPV in Tailandia è quasi triplicata dall’anno precedente al 2023. Anche in Europa e in Nord America le aree di WPV continuano a mostrare una tendenza all’aumento, con una significativa accelerazione della crescita tra il 2005 e il 2009”.

A conclusione della ricerca, il team ha stimato che la capacità globale installata di WPV è di 21,18 GW, con proiezioni che suggeriscono che potrebbe raggiungere i 35,64 GW entro il 2030.

I risultati sono stati presentati in “Satellite images reveal rapid development of global water-based photovoltaic over the past 20 years”, pubblicato sull’International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation.

Al progetto di ricerca hanno partecipato scienziati della Tianjin Normal University, della Henan University of Technology, dell’Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, della Fujian Agricultural and Forestry University, della Zhejiang University e del National Survey of Finland.

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