Introduzione
Le centrali solari in ambienti desertici stanno ora emergendo come una soluzione chiave nella transizione energetica globale.. Grazie al sole intenso, bassa densità di popolazione e costi fondiari molto bassi, aree desertiche —- soprattutto nel Nord Africa (Marocco, Algeria e Tunisia) —- offrono le condizioni ideali per lo sviluppo di progetti fotovoltaici su larga scala.
Tuttavia, la costruzione di una centrale solare nel deserto non si improvvisa. Tra condizioni climatiche estreme (Calore, tempeste di sabbia) e vincoli tecnici specifici (strutture, cablaggio, dispositivi antisabbia), ogni componente del sistema deve essere accuratamente selezionato e perfettamente adattato all'ambiente.
In questo articolo, presenteremo le attrezzature di base necessarie per un impianto fotovoltaico in un'area desertica, stimare la quantità di energia risparmiata e i benefici ambientali di tale installazione, scopri i più grandi progetti solari del mondo. Oltre alle soluzioni di cablaggio solare su misura offerte da ZMS Cable per installatori e sviluppatori in Africa ed Europa.
Quali attrezzature sono necessarie per una centrale solare nel deserto ?
Le aree desertiche sono caratterizzate da condizioni climatiche estreme : venti carichi di sabbia abrasiva, alte temperature, e forti ampiezze termiche tra il giorno e la notte.
Costruire una centrale solare in questi ambienti, è essenziale utilizzare attrezzature appositamente progettate per resistere a questi vincoli.
Moduli fotovoltaici bifacciali
I pannelli bifacciali sono ora preferiti per i progetti nel deserto. Catturando la luce solare diretta nella parte anteriore e la luce riflessa dalla sabbia nella parte posteriore, consentono un notevole aumento della resa. Questi moduli devono essere progettati con vetro rinforzato e superfici resistenti all'erosione della sabbia.
Strutture di sostegno e fondazioni
La struttura di supporto deve essere in grado di resistere a forti venti, alle tempeste di sabbia, ecc. Per la struttura portante vengono solitamente scelti materiali in acciaio zincato o alluminio anodizzato. Nelle zone dunali, Raccomandiamo un'altezza minima da terra di 300 mm per evitare che i pannelli rimangano incastrati nella sabbia. La scelta dell'angolo di inclinazione deve tenere conto anche della direzione dominante del vento e del movimento delle dune..
Sistema di inseguimento solare (opzionale)
L'uso di strutture ad asse singolo (inseguitori orizzontali) permette di aumentare la produzione di 20 ha 30 %. Tuttavia, richiedono un sistema rinforzato contro i carichi del vento e una manutenzione più rigorosa in ambienti sabbiosi.
Inverter solari per ambienti estremi
Gli inverter utilizzati nelle centrali elettriche nel deserto dovrebbero essere di tipo esterno o integrati in contenitori preassemblati per facilitare il trasporto e l'installazione in aree remote.
Devono essere certificati IP54 o superiore, con design ermetico a prova di polvere, sistemi di raffreddamento attivi con ventilazione filtrata o ventilatori sigillati, e capacità di avvio a bassa temperatura per far fronte a significative differenze giorno/notte.
Questi inverter devono inoltre avere un'eccellente resistenza al vento di sabbia per garantire la massima affidabilità in ambienti difficili..
Scatole di connessione e trasformatori
Scatole di giunzione intelligenti (o scatole di connessione DC) consentire il monitoraggio remoto delle catene di moduli fotovoltaici e facilitare la manutenzione predittiva.
Per quanto riguarda i trasformatori di potenza, devono essere in grado di sopportare le notevoli escursioni termiche tipiche delle regioni desertiche. Hanno anche il ruolo di innalzare la tensione di uscita fino a 35 i tuoi kV 110 kv. Tale elevazione è fondamentale per consentire l'integrazione stabile dell'energia prodotta nella rete elettrica..
Cavi solari ad alte prestazioni
I cavi fotovoltaici sono elementi critici negli ambienti desertici. Devono esserlo :
- Resistente ai raggi UV, al calore e all'abrasione della sabbia，
- conforme alla norma EN 50618 / IEC 62930，
- con isolamento XLPO o doppia guaina (tipo H1Z2Z2-K) per una vita prolungata.
Al cavo ZMS, offriamo cavi solari su misura, testato in condizioni estreme, con schermatura, personalizzazione delle sezioni, ecc.
Sistemi di protezione dalla sabbia
Per stabilizzare il terreno e proteggere gli impianti, usiamo :
- barriere meccaniche antisabbia (reti o rami in nylon disposti a scacchiera 1m x 1m),
- impianti di fissaggio della sabbia (alofite o piante locali come il calligonum o l'artemisia),
- aree vegetate sotto i pannelli per coniugare produzione energetica e riabilitazione ecologica.
Come funziona un impianto fotovoltaico? ?
Il funzionamento di un impianto fotovoltaico si basa su una catena di conversione energetica ottimizzata, che vanno dalla cattura della luce all’immissione di energia elettrica nella rete. Ecco le fasi principali di questo processo :
Conversione della luce in elettricità (corrente continua)
I moduli fotovoltaici catturano la luce solare e generano corrente elettrica continua grazie all'effetto fotovoltaico, un fenomeno fisico prodotto da alcuni materiali semiconduttori (spesso silicio). Più forte è l'irradiazione, maggiore è la produzione attuale.
Conversione della corrente continua in corrente alternata
La corrente continua prodotta non è direttamente compatibile con le reti elettriche. Viene prima instradato attraverso le scatole di giunzione verso gli inverter (o inverter di potenza).
Questi convertono la corrente continua (DC) In corrente alternata (AC), alle frequenze e tensioni richieste dalla rete.
Iniezione nella rete (media o alta tensione)
L'energia elettrica così convertita viene poi portata in tensione tramite trasformatori da raggiungere 35 kv, 110 kV o più a seconda dei requisiti di rete.
Una volta completato questo passaggio, l'energia può essere iniettata in linee di media o alta tensione, poi distribuito agli utenti.
Ottimizzazione in tempo reale
Le moderne centrali elettriche utilizzano sistemi di controllo intelligenti, integrando in particolare :
MPPT (Monitoraggio del punto di massima potenza), che regola costantemente il funzionamento dei moduli per catturare la massima energia solare ;
Sistemi SCADA (Controllo di vigilanza e acquisizione dati) per la gestione remota, analisi delle prestazioni e manutenzione preventiva.
Qual è l’impatto ambientale di un impianto solare? ?
Le centrali solari hanno molteplici effetti positivi sull’ambiente, soprattutto in termini di riduzione delle emissioni di carbonio, conservazione delle risorse, rigenerazione ecologica e promozione dello sviluppo sostenibile. Ecco un'analisi dettagliata :
Ridurre i gas serra e combattere il cambiamento climatico
Produzione di energia elettrica senza emissioni dirette
Un impianto fotovoltaico non produce CO₂, ni SOₓ, è NOₓ, assenza di particelle fini durante il funzionamento. Ogni kilowattora di elettricità solare consente di risparmiare circa 0,4 kg di emissioni di CO₂, il che equivale ad un risparmio di 0,16 kg di carbone standard.
Esempio : Nelle centrali elettriche di 310 MW situato nel deserto di Kubuqi (Mongolia Interna) genera 2,74 miliardi di kWh all'anno, consentendo di ridurre le emissioni di CO₂ 23,25 milioni di tonnellate, salvare 8,62 milioni di tonnellate di carbone e raggiungono l'equivalente di 127 000 ettari di foreste ripristinate.
Basso impatto ambientale durante l'intero ciclo di vita
La maggior parte delle emissioni proviene dalla produzione iniziale dei moduli. Tuttavia, i progressi tecnologici – come l’uso di elettricità rinnovabile nelle fabbriche – possono ridurre significativamente questa impronta. Gli studi dimostrano che l'impronta di carbonio del fotovoltaico rappresenta a malapena 10 % da quello del carbone.
Risparmiare acqua e ridurre l’inquinamento
Consumo di acqua quasi nullo
Le centrali termoelettriche tradizionali consumano circa 1,5 litro di acqua per kWh prodotto, principalmente per il raffreddamento. Al contrario, un impianto solare necessita solo di un piccolo volume d'acqua per la pulizia periodica dei pannelli, che rappresenta un notevole risparmio di acqua, particolarmente prezioso nelle zone aride.
Eliminazione della catena dell’inquinamento fossile
Il fotovoltaico evita :
- distruttiva estrazione del carbone,
- inquinamento legato al suo trasporto,
- residuo della combustione (ceneri, gas acidi, pioggia acida).
Ripristino dei terreni degradati e miglioramento degli ecosistemi
Valorizzazione dei terreni incolti
Più di 60 % delle grandi centrali solari del mondo sono installate su terreni aridi, deserto o salino, riducendo così la concorrenza con i terreni agricoli.
Riabilitazione ecologica delle aree desertificate
I pannelli solari riducono l’evaporazione dell’acqua dal suolo. L'acqua utilizzata per la pulizia penetra nel terreno, aumento dell'umidità.
Esempio : Sul sito fotovoltaico di Gonghe (provincia del Qinghai), il contenuto di acqua del terreno sotto i pannelli è aumentato del 40 ha 78 %, la vegetazione è aumentata di 15 %, e la materia organica del suolo venne moltiplicata 11.
La struttura dei campi fotovoltaici costituisce una barriera fisica che riduce la circolazione del vento a livello del suolo. Per questo motivo, la velocità del vento diminuisce di più 40 %, l'umidità dell'aria aumenta 2,8 %, e diminuisce l’ampiezza termica giorno/notte – condizioni favorevoli alla ripresa dei microrganismi e della flora locale.
Uso multifunzionale del territorio
Agrifotovoltaismo : Fuoco (Chine), sotto i pannelli crescono le fragole, combinare la produzione agricola ed energetica riducendo al contempo il fabbisogno energetico delle serre. Allevamento sotto pannelli : Nella regione di Talatan (Qinghai), le pecore pascolano sotto i pannelli, mantenendo la vegetazione in modo naturale e consentendo agli allevatori di aumentare il proprio reddito rigenerando i pascoli.
Promuovere la biodiversità e la resilienza climatica
Creazione di corridoi ecologici
Gli studi dimostrano che la disposizione attenta delle installazioni – in particolare la spaziatura tra i pannelli – aiuta a preservare strisce di vegetazione che fungono da habitat per la fauna selvatica locale..
Per esempio, sul sito Kubuqi, uccelli e piccoli mammiferi sono tornati a stabilirsi.
Mitigazione dell’effetto isola di calore urbana
Soluzioni BIPV (edificio fotovoltaico integrato) — installazione di pannelli su tetti o facciate — limitare l'assorbimento di calore da parte degli edifici, ridurre i consumi di aria condizionata e migliorare il microclima urbano.
Come avviene la costruzione di una centrale solare nel deserto? ?
La costruzione di una centrale solare in un ambiente desertico è un progetto complesso che richiede un'attenta preparazione, scelte tecniche adatte a condizioni estreme, così come un coordinamento rigoroso in ogni fase. Ecco una panoramica delle principali fasi del processo :
Sopralluogo e scelta della location
Prima di tutto, analisi ambientali, gli studi geologici e climatici vengono effettuati nell'arco di diversi mesi :
- Evitare le zone con dune in movimento, terreni salini o instabili
- Raccogli i dati meteorologici su 30 ans : luce del sole, venti dominanti, tempeste di sabbia
- Valutare la natura e la mobilità della sabbia, topografia, e l’accesso alle reti elettriche
Dovrebbero essere privilegiate le aree desertiche con un elevato potenziale solare., ampie aree disponibili e bassa densità di popolazione, come quelli del Maghreb (ad esempio il sud del Marocco o l'interno della Tunisia) e la regione del Sahel.
Design tecnico adattato al deserto
Gli ingegneri devono integrare le sfide specifiche di questi ambienti sin dalla fase di progettazione :
- Strutture rialzate per evitare l'insabbiamento (altezza da terra ≥ 300 mm)
- Orientamento e inclinazione ottimali dei moduli per compensare le variazioni dovute ai microrilievi del terreno
- Scelta di materiali resistenti alla corrosione, all’abrasione sabbiosa e allo shock termico
- Sistemi di inseguimento solare a singolo asse (tracker) rinforzato per resistere alle raffiche di vento
Integrazione ecologica e stabilizzazione del suolo
Per evitare l’erosione eolica e limitare l’impatto ecologico, le misure sono prese dalla costruzione :
- Reti o barriere antisabbia (insieme, canna o nylon) in periferia e sugli assi dei venti dominanti
- Vegetazione controllata con specie locali (ex. : artemisia, saxaoul, giuggiola), resistente alla siccità
- Zone d'ombra regolamentate sotto i pannelli, favorevole alla rigenerazione della flora locale
Logistica, trasporto e installazione
Portare il materiale sul sito è un passaggio cruciale, soprattutto nelle aree remote :
- Scelta di veicoli adatti ai terreni sabbiosi
- Conformità agli standard di resistenza ambientale
- Installazione modulare e seriale : i supporti, pannelli, inverter e cavi sono installati in blocchi per ridurre il tempo di esposizione al vento e alla polvere
Messa in servizio e manutenzione intelligenti
Le moderne centrali elettriche favoriscono l’automazione per limitare la dipendenza dalla manodopera in loco :
- Sistemi SCADA per il monitoraggio remoto in tempo reale (produzione, temperature, guasti)
- Robot per la pulizia dei pannelli solari, riducendo il consumo di acqua e i costi di manutenzione
- Manutenzione predittiva tramite sensori integrati (temperatura, polvere, umidità)
Attraverso un'attenta pianificazione, scelte tecnologiche adattate e progettazione ecologica integrata, è oggi possibile trasformare distese desertiche in aree di produzione energetica sostenibile, senza compromettere gli equilibri locali.
Ruolo strategico dei cavi nelle centrali elettriche nel deserto
Se i pannelli solari sono il cuore di un impianto fotovoltaico, i cavi elettrici sono il sistema nervoso : garantiscono la trasmissione affidabile dell'energia dai moduli ai trasformatori, quindi alla rete. In un ambiente desertico, le sollecitazioni sui cavi sono particolarmente elevate – temperature estreme, intensa radiazione UV, abrasione della sabbia, installazione interrata o aerea su lunghe distanze.
Ecco i cavi più comunemente usati, e i criteri chiave per garantire le loro prestazioni nel deserto :
Cavi solari CC (DC)
Sono i cavi che collegano i pannelli fotovoltaici alle scatole di derivazione (scatole di giunzione), poi agli inverter.
Caratteristiche essenziali :
- Doppio isolamento (spesso XLPE + guaina esterna e LSZH o PVC) per resistere ai raggi UV e al calore
- Elevata resistenza termica : funzionamento fino a 90°C in continuo, tolleranza a punte di 120°C
- Flessibilità meccanica : per installazione su strutture mobili (inseguitori solari) o nelle curve
- Standard attuali : IN 50618 / Tüv 2 Pfg 1169
Al cavo ZMS, forniamo cavi solari tipo PV1-F e H1Z2Z2-K, testato per ambienti ad alta temperatura e ad alta intensità solare, con opzioni antiroditore o ritardante di fiamma a seconda delle necessità.
Cavi di alimentazione CA (AC)
Questi cavi collegano gli inverter ai trasformatori, poi alla stazione di consegna per l'allacciamento alla rete elettrica.
Vincoli specifici del deserto :
- Lunghe distanze di trasmissione dell'elettricità, richiedere una sezione di cavo adeguata per limitare le perdite
- Installazione aerea, in trincea, o in grondaia tecnica, con resistenza alla sabbia e agli shock termici
- Possibile presenza di roditori o agenti corrosivi, a seconda della regione
ZMS offre cavi schermati in rame o alluminio, con isolamento XLPE o EPR, per tensioni fino a 35 kv. Adattiamo la struttura (semplice, contorto, tripolare) a seconda delle configurazioni del sito.
Cablaggi per sistemi di controllo e monitoraggio (SCADA)
Le moderne centrali solari utilizzano sistemi di monitoraggio intelligenti, che richiedono un cablaggio specifico :
- Cavi di comunicazione RS485, fibra ottica o Ethernet per la trasmissione dei dati (produzione, temperatura, allarmi)
- Cavi del sensore (temperatura, umidità, inclinometri)
- Resistenza alle interferenze elettromagnetiche (EMI)
ZMS può fornire cavi schermati per automazione e dati, compatibile con i protocolli industriali standard e testato per esposizione prolungata ai raggi UV.
Perché una scelta errata dei cavi può compromettere l'intera installazione
Un guasto di isolamento, un tratto dimensionato in modo errato o un invecchiamento precoce del cavo possono causare :
- Perdita di efficienza energetica
- Rischio di cortocircuito o incendio
- Manutenzione costosa in aree difficili da raggiungere
Ecco perché la scelta dei cavi deve essere fatta in base al clima locale., norme nazionali e profilo di carico dell’impianto. Una soluzione su misura, combinato con logistica affidabile e certificati di conformità, fa la differenza nei progetti su larga scala.
Conclusione
Le centrali solari installate in aree desertiche non sono più semplici progetti sperimentali, ma rappresentano ormai un pilastro strategico della transizione energetica globale, in particolare nei paesi francofoni dell’Africa e dell’Europa meridionale, ricca di sole e di terreni poco sfruttati.
Progetti di riferimento su scala globale già illustrano questo colossale potenziale :
- Parco solare Talatan nel Qinghai, in Cina, copre quasi 600 km² e fornisce più di 3,4 milioni di case ogni anno, fungendo allo stesso tempo da pascolo ecologico per 20 000 pecora.
- In Arabia Saudita, raggiungerà il progetto Al Shuaibah in corso 2,6 GW, che lo renderà il più grande impianto fotovoltaico al mondo.
- Ancora in Cina, la centrale de Midong (Xinjiang) mostra una potenza di 3,5 GW, con una produzione annua circa 6 miliardi di kWh, l’equivalente del consumo elettrico di un piccolo Paese.
Con i loro molteplici vantaggi: produzione massiccia di elettricità pulita, Riduzione delle emissioni di CO₂, rivalutazione dei terreni degradati, risparmio idrico, e persino il ripristino ecologico: questi progetti incarnano un modello energetico circolare e sostenibile.
Ma per garantirne prestazioni e longevità, ogni componente deve essere attentamente progettato secondo i vincoli ambientali specifici del deserto. Ciò riguarda non solo pannelli e strutture, ma anche elementi meno visibili ma altrettanto cruciali come i cavi elettrici.
Come fornitore di soluzioni di cablaggio solare, ZMS Cable supporta gli sviluppatori, installatori ed EPC nella regione EMEA nella progettazione di progetti fotovoltaici affidabili, conformi agli standard internazionali, e adattato ad ambienti estremi.
Il deserto non è più un vuoto energetico: è una fonte di futuro.