mercoledì, Agosto 17, 2022
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Dentro l’energia pulita: ecco le persone che rompono i pannelli solari per imparare a renderli più forti

I pannelli solari restano negli elementi per decenni, affrontando qualunque cosa la natura abbia da offrire.

Nonostante le difficoltà di essere sempre all’aperto, molti pannelli hanno una garanzia di 25 anni e i produttori affermano che l’apparecchiatura è in grado di funzionare a un livello elevato per 30, 40 o anche più anni nel futuro.

Quando vedo numeri come questo, divento scettico. I pannelli solari sono realizzati in silicone, un materiale che si rompe facilmente, e la loro protezione principale è una sottile lastra di vetro temperato.

Per capire perché i produttori di pannelli possono offrire con sicurezza garanzie decennali, ho parlato questa settimana con Laura Schelhas del National Renewable Energy Laboratory a Golden, in Colorado. È una chimica e una delle leader di un progetto di ricerca che copre diversi laboratori nazionali e produttori di pannelli solari che lavora per capire perché i pannelli a volte si guastano e come farli durare più a lungo.

Ciò che ha attirato la mia attenzione sul suo progetto, chiamato Durable Materials Consortium, o DuraMAT, è stato un video realizzato dal laboratorio che mostra gli scienziati che fanno del loro meglio per rompere i pannelli solari, saltandoci sopra, camminandoci sopra e attorcigliando fragili fogli di silicio finché non si rompono.

Ha spiegato che questa rottura pratica di cose non era una giornata tipo in ufficio. La ricerca del suo team ha più a che fare con l’utilizzo di metodi di modellazione per trovare modi per simulare decenni di esposizione agli agenti atmosferici in periodi di tempo molto più brevi. I test si svolgono spesso in camere controllate dove i ricercatori stabiliscono condizioni di calore, freddo e umidità e utilizzano strumenti meccanici per colpire e scuotere i pannelli.

I pannelli possono guastarsi per molte ragioni, inclusa la corrosione del metallo che collega le parti e l’accumulo di crepe nel silicio, il materiale che assorbe la luce solare.

Ecco la nostra intervista, curata per lunghezza e chiarezza:

Se fossi a un barbecue in giardino e dovessi spiegare cosa fa questo programma, cosa diresti?

Direi che l’obiettivo principale del programma è garantire che i pannelli solari, che chiamiamo moduli solari, possano durare davvero a lungo. Quello che stiamo davvero spingendo a fare è assicurarci che quando acquisti un modulo solare possa durare 30 anni, anche fino a 50 anni. Quindi ci stiamo assicurando che tutte le cose che entrano nel pacchetto super complicato possano durare. E quindi sta davvero cercando di capire perché le cose vanno in pezzi e cosa possiamo fare per evitare che ciò accada.

Uno screenshot di un video di un ricercatore del National Renewable Energy Laboratory mostra una delle camere di test dei pannelli solari nel laboratorio. Gli anelli premono sui pannelli per fornire stress meccanico, mentre la camera può sottoporre i pannelli a stress da acqua, carbone termico, elettricità e luce UV. Credito: NREL

Immagino che probabilmente ci sia un mix di ricerca a lungo termine e poi un po’ più di lavoro pratico.

Abbiamo aspetti di ciò che facciamo nell’analisi dei dati e nella gestione dei dati. E poi abbiamo la ricerca sulla modellazione, ponendo domande del tipo: “Possiamo utilizzare i modelli per comprendere il fallimento e persino prevedere la durata dei materiali?” Questa previsione è davvero, davvero difficile e qualcosa su cui stiamo iniziando a concentrarci molto.

Un’altra cosa che stiamo facendo è accelerare i test in modo intelligente. Quindi, se un prodotto è destinato a durare 30 anni, non puoi mettere qualcosa di nuovo all’esterno e aspettare 30 anni per determinare se sarà un prodotto durevole o meno. Molte volte, ci rivolgiamo ai test accelerati, per diventare una sorta di macchina del tempo per noi.

Una cosa che attira la mia attenzione è l’idea che i pannelli siano realizzati così durevoli da poter potenzialmente durare 50 anni. Considerando che i nuovi pannelli stanno diventando più efficienti ogni anno che passa, perché qualcuno dovrebbe volere gli stessi pannelli per 50 anni? Non avrebbe senso sostituirli prima?

Laura Schelhas

Ovviamente c’è un equilibrio tra il miglioramento della tecnologia e, sai, la durata per sempre. Alcuni dei nostri colleghi qui a NREL hanno svolto del lavoro in questo spazio, osservando una specie di punto di incrocio tra quanto tempo i pannelli devono durare con le loro attuali efficienze per essere convenienti. E credo che il numero sia di circa 30 anni. E, si sa, ovviamente queste cose possono cambiare al variare del costo dei materiali e dell’efficienza. Penso che per me quello a cui penso sia che in questo momento siamo in una situazione in cui dobbiamo distribuire molti moduli per raggiungere gli obiettivi di energia pulita. E quindi, l’idea della sostituzione per aumentare l’efficienza è buona, ma dobbiamo anche pensare a quanto costa in termini di manodopera, nonché all’impatto di carbonio della realizzazione di questi moduli.

La durata dei pannelli solari sta migliorando abbastanza per far fronte agli aumenti che stiamo vedendo in condizioni climatiche avverse e caldo estremo?

Vedi miglioramenti netti, ma arrivano sempre nuove domande. Una delle tendenze del settore è il passaggio da una parte anteriore in vetro e un materiale in lastra posteriore in polimero a una parte anteriore in vetro e una parte posteriore in vetro. E parte del motivo è che i moduli stanno cambiando dalla configurazione monofacciale a quella che chiamano bifacciale. In monofacciale, hai solo la luce dalla parte anteriore. E quindi non importava cosa c’era sul retro. Ma nelle cellule bifacciali, stai raccogliendo luce anche sul retro della cellula, per aumentare l’efficienza. Per farlo, la luce deve passare. C’è la possibilità per un materiale di supporto polimerico trasparente, ma la cosa più semplice da fare è semplicemente mettere il vetro sul retro. Una volta che lo fai, ora potenzialmente introduci nuovi meccanismi e modalità di degrado che non abbiamo mai visto prima. E c’è molto lavoro da fare per esplorarlo. Questi sono tipi di domande interessanti che continueremo a esplorare nei prossimi anni.

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Quale pensi sia un buon numero da usare quando si parla della durata tipica del pannello solare? È la garanzia dei produttori?

Considero i numeri di garanzia i più eloquenti perché le aziende che hanno soldi nel gioco si fidano che il modulo possa durare così a lungo. Puoi vedere i numeri di garanzia tra i 30 ei 35 anni.

Penso realisticamente, i moduli possono durare per 30 anni. Questo è tutto con l’avvertenza che i processi di produzione sono controllati bene e stai ottenendo un prodotto di qualità.

Altre storie sulla transizione energetica da prendere in considerazione questa settimana:

Per facilitare la dipendenza dai combustibili fossili, una start-up prevede di scavare i buchi più profondi sulla Terra: Quaise Energy, spin-off di un progetto presso il Massachusetts Institute of Technology, sta costruendo un’attività che perforerebbe fino a 12 miglia nella terra per sfruttare vaste risorse di energia geotermica. L’azienda sarebbe in grado di andare così in profondità utilizzando un laser in grado di attraversare granito e basalto, come riporta David Abel per The Boston Globe. I fori profondi fungerebbero da condotto per la risalita del vapore in superficie dove farebbe girare una turbina per produrre elettricità. “Perforando più a fondo, più a caldo e più velocemente che mai, Quaise aspira a fornire energia pulita abbondante e affidabile per tutta l’umanità”, ha affermato Carlos Araque, un co-fondatore.

L’idrogeno potrebbe essere parte della risposta per l’energia pulita o il greenwashing dell’industria del gas: SoCal Gas propone la costruzione di quello che, secondo loro, sarebbe il più grande sistema energetico “idrogeno verde” del paese, parte della spinta dell’industria del gas a sviluppare nuovi asset che, secondo loro, potrebbero essere una parte essenziale della transizione dai combustibili fossili. Ma gli ambientalisti hanno a lungo considerato l’adozione dell’idrogeno da parte dell’industria del gas come più greenwashing che una soluzione praticabile per sostituire il gas naturale, come riporta Sammy Roth per il Los Angeles Times. I funzionari di Los Angeles non sono sicuri di cosa fare dell’idrogeno verde, che viene creato utilizzando l’energia rinnovabile per produrre idrogeno. “Chiunque dica che l’idrogeno verde funzionerà di sicuro non sa ancora di cosa sta parlando”, ha detto il sindaco di Los Angeles Eric Garcetti. “Chiunque dica che l’idrogeno verde non funzionerà di sicuro non sa di cosa sta parlando”.

L’anno scorso le centrali a carbone dell’Illinois hanno aumentato la produzione di emissione di emissioni: L’Illinois ha approvato una storica legge sull’energia pulita nel 2021, che imporrà la chiusura della maggior parte delle centrali elettriche a carbone dello stato entro il 2030. Sempre nel 2021, le centrali a carbone dell’Illinois hanno aumentato la loro produzione di elettricità del 39%, il più grande aumento percentuale di uno dei primi 10 stati carboniferi del paese, come riportato la scorsa settimana da Brett Chase del Chicago Sun-Times e da me. Il crescente utilizzo delle centrali a carbone dell’Illinois è dovuto a diversi fattori, tra cui il rimbalzo dalla bassa domanda di elettricità nel 2020 a causa dei blocchi pandemici e l’aumento dei prezzi del gas naturale nel 2021. Qualunque sia la ragione, il picco dell’elettricità a carbone e il conseguente aumento delle emissioni è dannoso per il clima e la salute umana. Mostra anche alcuni degli elementi contro cui sta combattendo la legge sull’energia pulita, ovvero che le forze del mercato a volte portano a un aumento della domanda di elettricità alimentata a carbone, anche se ciò non va bene per il pubblico.

Cosa succede ai pannelli solari usati? Il Dipartimento dell’Energia vuole sapere: Il Dipartimento dell’Energia ha pubblicato un piano d’azione per aiutare gli Stati Uniti a mettere insieme un sistema per il riciclaggio dei pannelli solari. L’ufficio per le tecnologie dell’energia solare del dipartimento ha annunciato un nuovo obiettivo per ridurre i costi del riciclaggio dei pannelli solari a circa $ 3 per pannello entro il 2030, il che secondo l’ufficio renderebbe la pratica economicamente praticabile per la prima volta, come riporta David Iaconangelo per E&E News.

Inside Clean Energy è il bollettino settimanale di notizie e analisi dell’ICN sulla transizione energetica. Invia suggerimenti e domande sulle notizie a dan.gearino@insideclimatenews.org.

Dan Gearino

Reporter sull’energia pulita, Midwest, National Environment Reporting Network

Dan Gearino copre gli Stati Uniti centro-occidentali, parte del National Environment Reporting Network dell’ICN. La sua copertura si occupa del lato commerciale della transizione verso l’energia pulita e scrive la newsletter Inside Clean Energy di ICN. È arrivato all’ICN nel 2018 dopo un incarico di nove anni presso The Columbus Dispatch, dove si è occupato del business dell’energia. Prima di allora, si è occupato di politica e affari in Iowa e nel New Hampshire. È cresciuto nella contea di Warren, Iowa, appena a sud di Des Moines, e vive a Columbus, Ohio.

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