Ondate di calore e solare fotovoltaico: quando il sole stesso diventa il nemico

La penisola iberica è da tempo considerata una delle regioni europee più promettenti per lo sviluppo dell'energia solare. Con abbondante soleggiamento, politiche di sostegno e una crescente capacità installata che supera i 25 GW nella sola Spagna, la regione si è posizionata come una centrale elettrica rinnovabile. Tuttavia, un recente studio dell’Università di Évora in Portogallo ha fornito un confronto con la realtà che fa riflettere: durante le ondate di caldo, gli impianti fotovoltaici nella regione possono subire perdite orarie fino al 90%. Questa scoperta mette in discussione le ipotesi di lunga data sull'affidabilità dell'energia solare e solleva domande cruciali su come il settore deve adattarsi a un clima in via di riscaldamento.

Lo studio, pubblicato sull'International Journal of Climate Change Strategies and Management, includeva l'analisi dei dati di produzione oraria- raccolti da tre impianti solari fotovoltaici nella penisola iberica, tra cui l'impianto Zebro situato in Portogallo (37,06 kW), l'impianto Ariza di Saragozza in Spagna (15 kW) e l'impianto Amibil sempre della città di Saragozza (64,5 kW). I ricercatori hanno valutato l’impatto di quattro grandi ondate di caldo riconosciute da AEMET e IPMA, due delle quali si sono verificate in Spagna nel periodo luglio-agosto 2024 e giugno 2025 e altre due provengono dal Portogallo nell’agosto 2024 e nel maggio-giugno 2025. Le ondate di caldo verificatesi nel 2024 si sono rivelate le più dannose con temperature che hanno toccato i 39,4 gradi in Portogallo e i 38,9 gradi in Spagna.

Per garantire il rigore analitico, i ricercatori hanno confrontato i dati di produzione con le informazioni meteorologiche provenienti dal set di dati di rianalisi ERA5-Land, convalidati utilizzando una stazione meteorologica installata accanto all’impianto Amibil. La validazione ha mostrato un forte accordo, con coefficienti di correlazione fino a 0,95 per la temperatura dell’aria e 0,98 per l’irradianza orizzontale globale.

I risultati sono sorprendenti. Il calo orario maggiore del rapporto di prestazione ha raggiunto il 90,4% nello stabilimento di Amibil durante l’ondata di caldo spagnolo del 2024. In altre parole, per un'ora intera, questo impianto fotovoltaico ha generato appena un-decimo della sua potenza prevista. Lo studio ha documentato un minimo orario massimo del 90,44%. Sebbene le perdite giornaliere siano state più modeste-la maggiore registrata è stata del 17,59% presso l'impianto di Zebro durante l'ondata di caldo portoghese del 2025-la concentrazione delle perdite durante le ore di picco della domanda rappresenta una seria sfida operativa.

È incoraggiante che i ricercatori abbiano notato che le prestazioni del fotovoltaico generalmente recuperavano lo stesso giorno o il giorno successivo una volta diminuito lo stress termico. Tuttavia, il fatto che perdite così drammatiche possano verificarsi anche durante brevi periodi di temperature estreme-inclusi i periodi di ondate di caldo ufficialmente classificate-suggerisce che il problema potrebbe essere più pervasivo di quanto precedentemente riconosciuto.

Perché le ondate di calore creano perdite così estreme? Il motivo va ricercato nel contesto della tecnologia fotovoltaica. Le alte temperature riducono l'efficienza dei sistemi in silicio cristallino e pertanto le prestazioni dei moduli diminuiscono dello 0,3-0,5% per ogni grado superiore a 25 gradi. Quando arrivano le ondate di calore, la temperatura può raggiungere circa 70 gradi, accelerando così il deterioramento degli incapsulanti e dei cavi. Può anche causare un declassamento termico.

Lo studio attribuisce le perdite principalmente alle temperature operative più elevate e al declassamento termico dell’inverter piuttosto che alla durata complessiva delle ondate di caldo. Questa è una distinzione importante: non è la durata dell’ondata di caldo che conta di più, ma l’intensità dei picchi di temperatura. Le ore cumulative al di sopra dei 35 gradi -un parametro utilizzato dai ricercatori per valutare l'intensità delle ondate di caldo- si sono rivelate un indicatore chiave del degrado delle prestazioni.

Forse l’implicazione più significativa di questa ricerca riguarda il modo in cui l’industria solare pianifica e prevede la produzione di energia. Lo studio ha confrontato le simulazioni PVsyst basate sui dati dell'anno meteorologico tipico con simulazioni che utilizzano input meteorologici reali ERA5-Land. I risultati sono stati preoccupanti: fare affidamento esclusivamente sui set di dati TMY può sovrastimare sistematicamente la produzione fotovoltaica durante eventi di caldo estremo.

I ricercatori hanno calcolato "Energia non servita"-il divario tra l'energia prevista utilizzando i dati TMY e l'elettricità effettivamente prodotta. La discrepanza maggiore è stata di 553,25 kWh (36,88 kWh/kWp), che rappresenta il 17,3% dell'energia simulata nell'impianto di Zebro, mentre il divario relativo più elevato ha raggiunto il 22,34% nell'impianto di Ariza. Non si tratta di margini di errore banali. Per gli sviluppatori di progetti, gli investitori e gli operatori di rete, tali sovrastime potrebbero tradursi in significative perdite finanziarie e instabilità operativa.

I ritrovamenti iberici fanno parte di un modello più ampio. Le temperature dell'aria superficiale europea sono aumentate circa tre volte più velocemente della media globale dal 1979. Le proiezioni regionali indicano che le temperature del territorio europeo continueranno ad aumentare di 1,2-3,4 gradi in scenari moderati e fino a 8,5 gradi in scenari ad alte-emissioni entro il 2100, con il riscaldamento più forte previsto nelle aree interne dei paesi mediterranei.

Per l’industria solare, ciò significa che le ipotesi climatiche alla base di molti progetti esistenti potrebbero essere già obsolete. L'idea convenzionale secondo cui il solare fotovoltaico funziona meglio nei climi caldi e soleggiati viene ribaltata dalla realtà che il caldo estremo-non solo le nuvole o la pioggia-può rappresentare una grave minaccia per la generazione.

Il team di ricercatori crede nell'utilizzo di un approccio innovativo in cui i dati ambientali vengono verificati e valutati rispetto alle prestazioni degli impianti. Ciò consente non solo di identificare le possibilità di guasti dovuti alle ondate di caldo, ma rende anche possibile intraprendere le azioni necessarie per la loro prevenzione.
Inoltre, è possibile utilizzare nuove tecnologie, tra cui raffreddatori più efficaci per moduli e inverter, scegliendo i componenti che tollerano meglio le alte temperature, sviluppando nuovi modelli di previsione che includeranno i picchi di temperatura e adottando le rispettive operazioni come la manutenzione preventiva dell’impianto prima che si verifichino ondate di caldo.

Il fatto che gli impianti fotovoltaici nella penisola iberica possano perdere fino al 90% della produttività nelle ore di punta delle temperature è un vero campanello d'allarme per l'industria solare mondiale. È chiaro che il cambiamento climatico non può che rendere questi eventi ancora più frequenti e gravi. Pertanto, l’industria dovrebbe passare dalla dipendenza dalle medie storiche allo sviluppo di progetti fattibili per esistere in un mondo di caldo estremo. Il sole non è solo la fonte di energia dei pannelli solari ma può anche diventare il loro peggior nemico.