venerdì, Maggio 20, 2022
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Dentro l’energia pulita: il riciclaggio dei pannelli solari è una grande sfida, ma ecco alcuni progressi recenti

I ricercatori tedeschi hanno affermato questa settimana di aver prelevato il silicio dai pannelli solari scartati e di averlo riciclato per utilizzarlo in quelli nuovi.

Questo è un passo positivo per affrontare la montagna di rifiuti in arrivo dall’energia solare, ma è solo una parte dell’affrontare una sfida complicata.

Il Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP di Friburgo, in Germania, ha affermato che i suoi ricercatori facevano parte di un team che produceva celle solari dal 100% di silicio riciclato. Le celle sono i quadratini, solitamente blu, che si vedono disposti a tessere sui pannelli solari. Sono le parti che catturano l’energia solare per convertirla in elettricità e il silicio è il loro materiale essenziale.

Peter Dold, project manager presso Fraunhofer CSP, ha affermato che il processo può funzionare per riciclare tutte le parti solari in silicio cristallino, indipendentemente dal produttore. Questo è un dettaglio importante perché una delle sfide nel riciclaggio dei componenti solari è che il processo a volte varia per tenere conto delle differenze nel produttore.

“Era importante per noi sviluppare un processo scalabile che avesse un senso economico”, ha affermato Dold in una nota.

Per avere un’idea del significato di questo annuncio, ho contattato Meng Tao dell’Arizona State University, un’autorità leader nello sviluppo di sistemi per riciclare i componenti solari.

“Applaudo i loro progressi”, ha detto a proposito del lavoro al Fraunhofer Center.

E poi ha spiegato perché il riciclaggio del silicio è solo una piccola parte della gestione dei rifiuti di energia solare.

L’energia solare è in forte espansione, con milioni di tonnellate di pannelli solari prodotti ogni anno. Un pannello ha una durata prevista di circa 25 anni, il che significa che i nuovi parchi solari di oggi andranno fuori servizio alla fine degli anni ’40.

L’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili ha affermato in un rapporto del 2016 che i rifiuti dei pannelli solari erano sulla buona strada per passare da 250.000 tonnellate nel 2016 a un totale cumulativo di 78 milioni di tonnellate entro il 2050. Gli Stati Uniti avrebbero 10 milioni di tonnellate quell’anno.

Da quel rapporto, la crescita dell’energia solare è accelerata, quindi i numeri del 2050 saranno probabilmente ancora più alti, ha detto Tao.

Con l’invecchiamento delle celle solari, sulla superficie del silicio possono iniziare ad apparire minuscole crepe, che possono ridurre la capacità delle celle di svolgere il proprio lavoro. Ma la maggior parte del deterioramento di un pannello solare è dovuto all’usura di altre parti, come i contatti elettrici.

Celle solari in silicio riciclato, sviluppate da un team che include il Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP a Friburgo, in Germania. Credito: Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP

La maggior parte del peso in un pannello solare, circa il 75 percento, è di vetro, ha detto Tao. Il prossimo è l’alluminio, con il 10 percento; cablaggio in una scatola di giunzione, al 5 percento; e silicio, con solo il 3,5%. I pannelli contengono anche piccole quantità di piombo, motivo per cui devono stare fuori dalle discariche. (Le percentuali sono approssimative e possono variare a seconda delle variazioni della tecnologia e del produttore dei pannelli.)

Quindi, il silicio è un materiale importante e poterlo riciclare è un passo avanti, ma i ricercatori devono trovare modi economici per riciclare tutte le parti di un pannello solare.

Oggi, la maggior parte dei riciclatori che lavorano con i pannelli solari li rompono per riutilizzare l’alluminio e il cablaggio, ma c’è un mercato limitato per gli altri componenti, ha detto Tao.

I ricercatori hanno cercato usi per il vetro dei pannelli solari e hanno trovato soluzioni come la realizzazione di un materiale che può essere miscelato con il cemento.

Ma l’obiettivo finale del riciclaggio solare è rendere il processo circolare, il che significa che i vecchi componenti solari potrebbero essere trasformati per essere utilizzati in nuovi componenti solari, ha affermato Tao. Non è ancora successo con il vetro.

Il desiderio di un’economia circolare attorno ai pannelli solari è uno dei motivi per cui l’annuncio del laboratorio Fraunhofer è così incoraggiante.

I ricercatori hanno preso le vecchie celle solari e le hanno scomposte in frammenti piccoli fino a 0,1 millimetri e poi hanno utilizzato un processo chimico per strappare via tutto tranne il silicio. Il passo successivo è stato quello di trasformare il silicio in una forma che assomigli a un mucchio di granelli grigi. Successivamente, i ricercatori utilizzano questo silicio per produrre nuove celle solari.

Le celle risultanti hanno un’efficienza del 19,7 percento, che si riferisce a quanto bene le celle possono convertire l’energia dal sole in elettricità. Questo è inferiore all’efficienza del 22,2 percento delle nuove celle equivalenti sul mercato, ma è migliore dell’efficienza delle vecchie celle solari che sono state riciclate, ha affermato Dold. La ricerca è in corso e potrebbe ancora portare a una maggiore efficienza.

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Tao fa parte di un team dell’Arizona State che ha ricevuto una sovvenzione di $ 485.410 dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, che è stata annunciata a novembre. Il suo laboratorio utilizzerà la sovvenzione per aiutare a sviluppare processi chimici per estrarre materiali preziosi e tossici dai pannelli solari.

Proprio come la ricerca sul riciclaggio delle batterie di cui ho scritto il mese scorso, alcune delle ricerche più promettenti sul riciclaggio dei pannelli solari hanno a che fare con la scomposizione dei materiali a livello chimico, piuttosto che il processo meno sofisticato di scomposizione meccanica.

Tao ha affermato di aver notato un crescente interesse pubblico per il riciclaggio dei pannelli solari, che secondo lui è dovuto al fatto che le persone si rendono conto che il passaggio all’energia pulita deve essere fatto in modo da ridurre al minimo gli sprechi.

“Certamente l’energia solare è sostenibile, ma se la tecnologia per utilizzare l’energia solare non è sostenibile, non abbiamo ancora energia solare sostenibile”, ha affermato.

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

Le autorità di regolamentazione del Minnesota approvano il piano Xcel che elimina il carbone e abbraccia le energie rinnovabili: La Minnesota Public Utilities Commission questa settimana ha approvato il piano a lungo termine di Xcel Energy per la gestione delle sue centrali elettriche, un documento importante per un’azienda di servizi che fa tendenza che mira a raggiungere emissioni nette zero entro il 2050. L’azienda ha combattuto con i gruppi ambientalisti per il i dettagli del piano, incluso il desiderio iniziale di Xcel di costruire un nuovo impianto di gas naturale, come riporta Mike Hughlett per lo Star Tribune. Ma l’utility ha successivamente abbandonato la proposta per l’impianto a gas pur continuando a rivedere la possibilità di proporre nuovi impianti a gas in un piano futuro. La nuova proposta approvata prevede la chiusura di tutte le centrali a carbone entro il 2030, cospicui investimenti nelle energie rinnovabili e un prolungamento di 10 anni della vita della centrale nucleare di Monticello, la cui chiusura è prevista per il 2030. estensione della licenza da parte delle autorità di regolamentazione federali. La versione finale del piano di Xcel ha avuto il supporto di gruppi di lavoro ambientali e organizzati. Dal momento che Xcel è stato un trendsetter nel proporre un piano netto zero nel 2018, questo piano potrebbe finire per essere un altro trend setter su come le utility possono compiere i primi passi cruciali per arrivare allo zero netto, come ho riportato l’anno scorso.

L’azienda costruirà caricabatterie veloci per veicoli elettrici presso lo stabilimento del Tennessee: Tritium, un produttore australiano di sistemi di ricarica per veicoli elettrici, ha dichiarato questa settimana che sta aprendo uno stabilimento nel Tennessee. L’impianto vicino a Nashville avrà una capacità iniziale per costruire più di 10.000 sistemi di ricarica rapida all’anno e impiegherà circa 500 persone, secondo Andy Humbles del Nashville Tennessean. Il presidente Joe Biden ha tenuto un evento di annuncio a Washington, DC, con Jane Hunter, CEO di Tritium. “Avrà un effetto a catena, al di là, molto al di là dell’unico stato”, ha detto Biden. “Questa è un’ottima notizia per i lavoratori di tutto il paese, per l’economia e, francamente, per il pianeta”.

Perché questo potrebbe essere un anno critico per le auto elettriche: Quando le case automobilistiche iniziano a vendere versioni elettriche di camioncini, i veicoli elettrici sono vicini a un momento di svolta. La rapida crescita delle vendite di veicoli elettrici potrebbe rendere il 2022 l’anno in cui questa parte del mercato automobilistico diventa inarrestabile, come riportano Jack Ewing e Neal E. Boudette per il New York Times. Ma ci sono molte aziende e lavoratori che rischiano di perdere, come i produttori di marmitte e sistemi di iniezione del carburante. “Si tratta probabilmente di una delle più grandi trasformazioni industriali nella storia del capitalismo”, ha affermato Scott Keogh, amministratore delegato di Volkswagen Group of America. “Gli investimenti sono enormi e la missione è enorme”.

La coalizione californiana che combatte i sussidi solari sui tetti ha stretti legami con i servizi pubblici: Una coalizione che afferma di rappresentare leader a basso reddito, senior e ambientalisti sta pubblicando annunci che avvertono di uno spostamento dei costi che costringe i consumatori a sovvenzionare l’energia solare per le persone che vivono nelle ville. Ma il gruppo, Affordable Clean Energy for All, non è un movimento di base. È una campagna di pubbliche relazioni sponsorizzata da grandi società di servizi pubblici che trarranno vantaggio da politiche che danneggiano il solare sui tetti, secondo questa storia di me e Anne Marshall-Chalmers. Abbiamo contattato quasi tutti i gruppi di giustizia sociale della coalizione e abbiamo scoperto che pochi volevano parlare. Gli annunci della coalizione stanno cercando di influenzare il pubblico e la California Public Utilities Commission poiché la commissione considera regole che potrebbero tagliare i sussidi e aumentare sostanzialmente i costi di proprietà del solare sui tetti.

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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