La decarbonizzazione dell’energia fa un altro passo avanti grazie ai pannelli fotovoltaici sostenibili ideati nell’ambito del progetto E2 – E-Quadrat.
La sostenibilità e l’efficienza nelle risorse nel settore fotovoltaico avranno un impatto significativo sul futuro delle energie rinnovabili. Attualmente nei moduli solari vengono ancora utilizzate materie prime e materiali che non possono essere riciclati affatto o che possono essere riciclati solo parzialmente e che presentano punti deboli in termini di compatibilità ambientale. Il progetto “E2 – E-Quadrat” si propone di risolvere alcuni di questi problemi, dando vita a pannelli fotovoltaici più sostenibili.
I limiti del fotovoltaico
L’impronta ecologica dell’industria fotovoltaica è spesso inferiore a quella delle fonti energetiche convenzionali. Gli impianti fotovoltaici non producono emissioni nocive durante il loro funzionamento e contribuiscono quindi in modo significativo alla riduzione dell’inquinamento atmosferico e delle emissioni di gas serra. Tuttavia, se si considera l’intero ciclo di vita dei moduli, dall’estrazione delle materie prime alla produzione all’utilizzo allo smaltimento, i punti deboli diventano evidenti.
Gli attuali moduli fotovoltaici sono costituiti da vetro, polimeri, metalli e celle solari a base di silicio. L’estrazione delle materie prime, in particolare del silicio, può essere dannosa per l’ambiente. Inoltre, i singoli componenti sono raramente reimmessi nel ciclo delle materie prime. Al termine della fase operativa media e della durata utile dei moduli solari, che attualmente è di 20-25 anni, i vecchi moduli fotovoltaici rappresentano un prodotto di scarto difficile da separare e per il quale attualmente non esiste un concetto di riciclaggio concreto. Gran parte dei componenti sono perciò attualmente inceneriti oppure “riciclati” in prodotti di qualità inferiore.
Ideare approcci per produrre i pannelli fotovoltaici sostenibili a partire da materie prime rinnovabili e allo stesso tempo per reintegrarli nel ciclo di produzione potrebbe rendere l’industria solare ancora più verde.
I pannelli sostenibili del progetto E2 – E-Quadrat
Questo è il punto di partenza del progetto “E2 – E-Quadrat”, finanziato dal Ministero federale tedesco per l’economia e la protezione del clima. Insieme a partner industriali come NOVO-TECH GmbH, il Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP di Halle (Saale) ha sviluppato pannelli fotovoltaici sostenibili i cui componenti che non sono direttamente necessari per la conversione della luce in elettricità sono realizzati con materiali biodegradabili, materiali riciclabili o materie prime rinnovabili.
Questi materiali sono altamente affidabili a lungo termine in tutte le condizioni atmosferiche e completamente riciclabili. «Il progetto ha affrontato tutte le fasi del ciclo di vita di un modulo fotovoltaico: dalla produzione da materiali realizzati con materie prime rinnovabili attraverso la fase operativa effettiva fino al riciclaggio del materiale», afferma Ringo Köpge, ricercatore presso il Fraunhofer CSP e project manager.
Vediamo i componenti da vicino
Il modulo solare da 380 Watt, che è un “prototipo di biomodulo”, ha quattro caratteristiche speciali rispetto ai moduli convenzionali:
- il telaio del modulo ha un’elevata percentuale di legno, che può essere completamente riciclato alla fine della vita utile del modulo e reimmesso nella produzione.
- I collegamenti delle celle non dipendono da una lega di saldatura contenente piombo, come di solito accade, ma da un adesivo elettricamente conduttivo (ECA) contenente particelle d’argento, che funge da connettore tra i fili e le celle. Attualmente, solo il 3-4% circa dei moduli sono fissati tramite ECA senza piombo.
- La copertura posteriore del modulo è costituita da una pellicola composta per il 30% da PET riciclato.
- La pellicola di etilene vinil acetato (pellicola EVA), che viene utilizzata come strato di plastica trasparente nella produzione di moduli solari e funge da materiale di incapsulamento per le celle, è composta per il 60% da etilene di canna da zucchero di origine biologica. Attualmente per i moduli viene utilizzato solo EVA ricavato da materie prime fossili.
Il team del Fraunhofer CSP ha sottoposto i singoli componenti utilizzati a vari test: test di invecchiamento accelerato, calore, umidità e cicli di temperatura. È dimostrato che ogni componente installato soddisfa gli standard dei moduli più recenti. I risultati potranno essere utilizzati in futuro per migliorare l’impronta di CO2 grazie all’utilizzo di materie prime rinnovabili e al riciclo dei materiali ad alta intensità energetica. La dimostrazione che i biopolimeri sono adatti anche per l’uso nel fotovoltaico, inoltre, aprirà la strada al loro utilizzo in altre complesse applicazioni.
