Pubblicato il: 13 marzo 2025 / Aggiornamento dal: 13 marzo 2025 - Autore: Konrad Wolfenstein
Le nuove celle super solari (Perovskit) dovrebbero accelerare la strategia solare di Transition-Giapan di transizione giappone
Tecnologia energetica del futuro: la svolta del Giappone con le cellule di Perowskit
Energia solare avanzata: la via del Giappone alla transizione energetica
Il Giappone compie significative progressi nella tecnologia dell'energia solare con lo sviluppo di celle solari perovskit (PSC) che hanno il potenziale per cambiare radicalmente il panorama energetico del paese. Questa tecnologia innovativa non dovrebbe solo supportare gli ambiziosi obiettivi climatici del Giappone, ma anche ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e dall'energia nucleare. Con proprietà flessibili, leggere e altamente efficienti, queste celle super solari potrebbero raggiungere la capacità di generazione di elettricità entro il 2040, che corrisponde a 20 reattori nucleari e quindi danno un contributo decisivo alla transizione di energia giapponese.
La tecnologia rivoluzionaria perovskit
Le celle solari di Perowskit differiscono fondamentalmente dalle celle solari convenzionali e promettono una rivoluzione nel modo in cui viene utilizzata l'energia solare. Contrariamente ai tradizionali pannelli solari a base di silicio, i PSC sono caratterizzati dalla sua elevata adattabilità, a basso peso e dalla sua flessione e flessibilità nella produzione. Queste proprietà le rendono particolarmente preziose per l'ambiente giapponese densamente popolato, dove i pannelli solari convenzionali sono spesso poco pratici a causa dell'area limitata.
La versatilità delle celle solari di Perowskit apre applicazioni completamente nuove. Grazie al tuo design semi -trasparente e di luce, puoi essere installato su muri da costruzione e finestre, sui tetti dell'auto e sui lampioni in modo che queste aree possano essere utilizzate per la generazione di energia. Questa flessibilità è particolarmente importante nelle città con uno spazio limitato, in cui la massimizzazione della generazione di energia è di importanza cruciale senza ulteriori requisiti di spazio.
Le celle solari Perovskit hanno fatto progressi impressionanti in termini di efficienza. La sua efficienza è ora a livello dei tradizionali pannelli di silicio-cristallo al 26,1 per cento, con un'ulteriore tendenza crescente, mentre la tecnologia del silicio sembra essere ampiamente esaurita. La possibilità è particolarmente promettente di utilizzare i PSC in combinazione con i pannelli di silicio, il che significa che l'efficienza può attualmente essere aumentata a oltre il 35 percento. Inoltre, la flessibilità dei PSC consente lo sviluppo di sistemi ibridi da sistemi di energia eolica e solare che possono migliorare ulteriormente l'efficienza delle energie rinnovabili.
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Il vantaggio strategico del Giappone attraverso la produzione di iodio
Un aspetto importante che rafforza la posizione del Giappone nello sviluppo delle cellule solari di Perovskit è il suo ruolo di secondo più grande produttore di iodio al mondo. Lo iodio è una parte necessaria nella produzione di celle solari perovskit. Questa posizione di risorse consente al Giappone di creare una catena di approvvigionamento indipendente e offre promettenti opportunità di sviluppo per l'industria domestica. Utilizzando questa risorsa naturale, il Giappone potrebbe creare gran parte di una catena di produzione, che è in gran parte indipendente dall'estero, al fine di produrre l'enorme quantità di celle solari perovsky richieste.
L'ambizioso piano solare del Giappone
Il governo giapponese ha presentato un piano ambizioso per utilizzare la tecnologia Perowskit. Il paese mira a installare una capacità solare di 20 gigawatt da parte dell'anno fiscale 2040, che corrisponde alle prestazioni di circa 20 reattori nucleari. Con questa capacità, il Giappone potrebbe non solo chiudere i suoi reattori nucleari attivi, ma anche evitare la costruzione di nuove centrali nucleari al fine di coprire il futuro requisito energetico se le centrali elettriche sono spente con combustibili fossili.
Questa iniziativa fa parte di un piano energetico più completo. Il 13 marzo 2025, il governo giapponese completò la bozza di una politica energetica fondamentale che mira ad aumentare la percentuale di energie rinnovabili nel mix di elettricità fino al 50 % entro il 2040 al fine di coprire l'aumento dei requisiti di elettricità. Nell'ottobre 2021, il Giappone aveva già rinnovato il suo piano energetico, con le energie rinnovabili i principali vincitori. Per la prima volta, il sesto "piano di energia strategica" chiama l'obiettivo di stabilire solare, vento e potenza idroelettrica e biomassa del 2030 come fonti più importanti per la generazione di energia in Giappone, con una quota pianificata dal 36 al 38 % nella miscela energetica.
Il ruolo di guida di Sekisui Chemical
La società Sekisui Chemical è un attore centrale nell'attuazione della strategia solare giapponese. Con il sostegno della Banca dello sviluppo del Giappone (DBJ), Sekisui ha fondato una nuova società all'inizio del 2025 che svilupperà, producerà e venderà celle solari di perewkit sotto sostanze chimiche Sekisui. Il costo totale del progetto è stimato in oltre 310 miliardi di yen ($ 1,97 miliardi), con metà del finanziamento attraverso sussidi statali.
Sekisui sta pianificando una strategia di investimento graduale, a partire da 90 miliardi di yen per la costruzione di una linea di produzione da 100 megawatt fino al 2027, seguita da una linea di produzione di classe Gigawatt fino al 2030. Per questo progetto, la società acquisterà e userà le piante nello stabilimento acuto di Sakai a Western Japans. L'obiettivo è quello di raggiungere una capacità di produzione di nuove celle, come le celle solari perovskit di 1 gigawatt all'anno, entro l'anno fiscale 2030.
La società ha già definito chiare aree di applicazione per la sua tecnologia: "Vogliamo utilizzare le proprietà leggere e flessibili del sistema per promuoverne l'applicazione, in particolare nel settore pubblico, ad esempio nelle sale sportive che fungono da centri di evacuazione nei disastri", afferma la società. A lungo termine, Sekisui prevede di espandere gli affari riducendo i costi attraverso la produzione di massa e allo stesso tempo la domanda sta aumentando, con particolare attenzione ai tetti e alle pareti esterne di fabbriche e magazzini nel settore privato.
Investimenti e piani di produzione
Sekisui chimici piani per costruire una capacità di produzione di 1 gigawatt all'anno per le celle solari perovskit entro il 2030. La società investirà un totale di circa $ 2 miliardi, con il governo giapponese che copre la metà dei costi.
Il primo passo è quello di costruire una linea di produzione con una capacità di 100 megawatt all'anno dal 2025 al 2027. A tale scopo, Sekisui Chemicals investe 90 miliardi di yen (circa $ 570 milioni) e utilizza parti di un ex impianto acuto a Osaka.
Supporto statale e partenariati
Il governo giapponese sostiene attivamente il progetto:
- Il Ministero degli Affari economici ha dato a Sekisui Chemical un avviso di finanziamento nell'ambito del programma per l'espansione delle catene di approvvigionamento per la trasformazione verde.
- Con il 14%, la State Development Bank of Giappone (DBJ) è coinvolta nella società di nuova fondazione Sekisui Solar Film, che costruirà la produzione.
Tecnologia e applicazioni
Sekisui Chemical è specializzata nel processo da ruolo a rullo per la produzione di celle solari perovsky sottili e flessibili. Le proprietà attuali delle cellule sono:
- Efficienza: 15%
- Shelf Life: 10 anni
- Larghezza del ruolo: 30 centimetri
Gli obiettivi futuri sono un'efficienza del 20% e una durata di 20 anni. Le celle solari leggere e flessibili devono essere installate su tetti di edifici pubblici come le palestre. Successivamente, le applicazioni sono previste su tetti e pareti di fabbriche e magazzini.
Obiettivi a lungo termine
Il governo giapponese sta cercando di contribuire alla generazione di elettricità entro il 2040 con una produzione di circa 20 gigawatt. Sekisui Chemical ha in programma di svolgere un ruolo centrale nel raggiungere l'obiettivo del governo di stabilire una produzione di Gigawatt entro il 2030.
Breakthrough nelle celle solari perovskit: più economiche e resistenti che mai
Nonostante l'enorme potenziale, le celle solari perovskit stanno ancora affrontando alcuni ostacoli. La durata di conservazione, che è molto limitata rispetto al silicio, e gli alti costi iniziali sono due delle maggiori sfide per i PSC. Tuttavia, la tecnologia migliora e i ricercatori lavorano su soluzioni come una migliore tecnologia di passivazione e combinazioni di materiali più stabili.
Un notevole progresso è stato compiuto nel 2024 quando un produttore cinese ha presentato per la prima volta le celle commerciali di Perowskit, che dovrebbero funzionare per 12 anni senza abbandono, con il produttore almeno una garanzia di dieci anni. Per un periodo di 25 anni, il calo delle prestazioni non dovrebbe improvvisamente, ma linearmente, il che migliora la prevedibilità.
Uno sviluppo positivo è evidente anche nei costi. Le previsioni presuppongono che i costi in Giappone da 20 yen (circa 12 eurocenti) diminuiranno a 10 yen (circa sei eurocenti) per watt entro il 2040. Questa riduzione dei costi aumenterà ulteriormente la competitività della tecnologia e promuoverà la sua ampia applicazione.
In Germania, il fisico Felix Lang ha scoperto una straordinaria proprietà degli salti di Periwkit: i loro poteri auto-guari. Questa scoperta potrebbe estendere significativamente la durata della vita delle celle solari perovskit e contribuire a migliorare le celle solari e i dispositivi a raggi X, con applicazioni sulla terra e nello spazio.
Rinascimento solare giapponese
Il Giappone era un tempo leader del mercato mondiale nella produzione di moduli solari, ma la quota di mercato è scesa a meno dell'uno percento a causa della concorrenza dei produttori cinesi. Con la tecnologia PSC, il Giappone vuole assumere nuovamente una posizione più forte sul mercato globale. Ciò ricorda il tempo dopo la crisi petrolifera del 1973, quando il settore pubblico e privato del Giappone ha lavorato insieme sulla ricerca e lo sviluppo di energie rinnovabili e la quota di mercato mondiale per i pannelli solari era temporaneamente sorpassata prima che fosse revisione da parte di società cinesi a prezzi più bassi.
Dal disastro nucleare in Giappone nel marzo 2011, la scena dell'energia solare del paese si è sviluppata rapidamente. Oggi, la generazione di energia solare contribuisce quasi il 10 percento alla produzione di energia totale rispetto a una quota di soli 1,9 per cento nel 2014. L'attuale piano energetico prevede di aumentare questa quota dal 36 al 38 percento entro il 2030, per cui la tecnologia PSC dovrebbe svolgere un ruolo centrale al fine di superare queste cifre entro il 2040.
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Diversificazione delle energie rinnovabili in Giappone
Mentre le celle solari di Perowskit sono al centro della strategia energetica giapponese, il paese investe anche in altre fonti di energia rinnovabile al fine di diversificare la sua miscela energetica e aumentare la sicurezza energetica. Il Giappone si impegna a diventare una società di idrogeno e persegue una strategia di idrogeno dal 2017 che supporta anche l'obiettivo di decarbonizzazione entro il 2050. Il governo giapponese prevede di investire nella catena del valore dell'idrogeno di circa 15 trilioni di yen (circa $ 107 miliardi) per un periodo di 15 anni.
Inoltre, il ministro dell'ambiente Shinjiro Koizumi ha annunciato che il ministero avrebbe preso la guida per accelerare lo sviluppo dell'energia geotermica. Il ministro per la riforma amministrativa Taro Kono ha annunciato l'obiettivo di raddoppiare i sistemi geotermici del Giappone entro il 2030. Feed a basso costo nelle tariffe e la promozione di energie rinnovabili dovrebbero portare a un numero crescente di progetti geotermici.
Inoltre, il Giappone cerca anche l'energia di fusione come fonte di energia a lungo termine. Il paese collabora con l'UE e gli Stati Uniti per accelerare lo sviluppo dell'energia di fusione, con investimenti privati e cooperazione che svolgono un ruolo importante. Alla fine di marzo 2024, 21 aziende hanno fondato il Consiglio di Fusion Energy-J di Fusion Energy per la promozione della tecnologia e gli standard insieme.
Implicazioni per la transizione energetica globale
L'enorme investimento del Giappone nelle celle solari perovskit potrebbe avere effetti di vasta portata sul panorama energetico globale. Se la tecnologia viene utilizzata con successo su scala industriale, potrebbe servire da modello per altri paesi, in particolare per nazioni densamente popolate con uno spazio limitato per i parchi solari tradizionali.
Il governo giapponese è fiducioso che i suoi investimenti avranno successo nelle celle solari di Perowskit. Dopo aver fornito il proprio paese, il Giappone prevede di esportare questa tecnologia innovativa in altri paesi, il che potrebbe contribuire alla transizione energetica globale e rafforzare la posizione del Giappone come leader tecnologico.
Lo sviluppo delle cellule solari perovskit fa anche parte di una più ampia strategia del Giappone per riguadagnare la sua leadership tecnologica in vari settori. Oltre alle energie rinnovabili, il Giappone investe anche molto in altre tecnologie future come i veicoli definiti dal software (SDV), con l'obiettivo di raggiungere una quota del 30 percento nel mercato mondiale entro il 2030.
Un ulteriore sviluppo solare per il futuro energico del Giappone
L'investimento del Giappone nelle celle solari di Perowskit segna un passo decisivo nella trasformazione del suo panorama energetico. I piani ambiziosi di installare una capacità entro il 2040 che corrisponde a 20 reattori nucleari mostrano la fiducia del paese in questa tecnologia innovativa e il loro contributo alla transizione energetica.
Con la sua flessibilità, leggerezza ed efficienza, la tecnologia Periwkit offre vantaggi unici, in particolare per un paese densamente popolato come il Giappone. Sebbene ci siano ancora sfide per quanto riguarda la durata e i costi, i continui progressi nella ricerca e nello sviluppo mostrano che questi ostacoli possono essere superati. La graduale strategia di implementazione con l'obiettivo di una produzione di Gigawatt nel 2030 ha gettato le basi per gli ambiziosi obiettivi a lungo termine.
L'ampia introduzione di celle solari perovskit potrebbe non solo aiutare il Giappone a raggiungere i suoi obiettivi climatici e a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e dall'energia nucleare, ma anche per ripristinare la sua posizione di fornitore leader di tecnologia solare. L'uso strategico della produzione di iodio domestico e gli estesi investimenti statali sottolineano la determinazione del Giappone di avere successo in questa tecnologia futura.
Con questo ampio approccio, che include sia l'innovazione tecnologica che la strategia economica, il Giappone si posiziona come un pioniere nella transizione energetica globale e mostra un percorso promettente per la generazione di energia sostenibile del futuro. Il successo di questo piano potrebbe non solo essere di grande importanza per il Giappone, ma per gli sforzi globali per influenzare l'energia sostenibile.
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