Fotovoltaico: ottimizzare l’uso delle materie prime
Fotovoltaico e materie prime. La lotta ai cambiamenti climatici richiederà un grande ed ulteriore sforzo in termini di innovazione sulle tecnologie fotovoltaiche. Sono diversi gli scenari energetici che prevedono per il 2050 una quota di fotovoltaico tra i 20 e gli 80 TW. Ciò per contribuire al contenimento della temperatura globale. A titolo di riferimento siamo oggi ad appena 0,7 TW fotovoltaici a livello mondiale.
Un balzo in avanti davvero considerevole quello cui è attesa l’industria di settore. Per questo il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE e l’Istituto di Potsdam per la ricerca sull’impatto climatico hanno analizzato se tale crescita possa essere fattibile a livello di disponibilità di risorse. E, in caso affermativo, a quali condizioni.
Lo studio Technological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics (link)
Secondo gli scienziati, senza un apprendimento tecnologico continuo, le limitazioni nell’approvvigionamento di materie prime, energia e capitali potrebbero rappresentare un ostacolo allo sviluppo solare su scala terawatt.
Come spiega il dott. Jan Christoph Goldschmidt, capo del gruppo Novel Solar Cell Concepts e primo autore dello studio. “Fortunatamente, la tecnologia è in continua evoluzione e le nuove generazioni di sistemi sono più efficienti e consumano meno risorse durante la produzione”.
La stima degli scienziati è che la costruzione dell’infrastruttura fotovoltaica globale utilizzerà una piccola percentuale del budget di emissioni compatibile con l’obiettivo di 1,5°C. Questo ipotizzando una copertura solare di più della metà della domanda globale di elettricità.
“Poiché il budget rimanente è così limitato, è importante che anche il fotovoltaico diventi altamente efficiente il più rapidamente possibile”. Sottolinea Lukas Wagner del Fraunhofer ISE.
Secondo lo studio, nel lungo periodo sarà solo dal 4 all’11 percento dell’elettricità generata annualmente dal fotovoltaico quella necessaria allo stesso settore per alimentarsi. Un autoconsumo paragonabile a quello delle attuali tecnologie energetiche fossili.
Anche a livello di investimenti annuali, quelli previsti sono dello stesso ordine di grandezza delle vendite delle attuali maggiori compagnie petrolifere e del gas. Il grado di innovazione solare per rendere più efficienti i processi e i prodotti (con utilizzo di materiali meno costosi e in minori quantità) dovrà continuare. Con un ritmo sostenuto.
Nello studio inoltre, si evidenzia come la massiccia espansione del fotovoltaico incrementerà la domanda di vetro. Ma la progressiva ottimizzazione del modulo ridurrà la superficie specifica per Wp. E conseguentemente anche la quantità di vetro. Relativamente all’argento, è già in atto una consolidata tendenza storica a ridurne le quantità. Il tutto a fronte dei prezzi elevati e dei miglioramenti nelle tecnologie di stampa. Se questa tendenza si consolidasse ulteriormente, il consumo totale di argento rimarrebbe al di sotto delle 18.000 t. O comunque, nel migliore dei casi, scendere sotto i livelli odierni. Per quanto riguarda l‘indio invece, utilizzato per gli ossidi conduttivi trasparenti nelle celle multi giunzione, è un altro elemento destinato a divenire critico.
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Lo stesso Christoph sottolinea: “Dobbiamo mantenere questo sviluppo anche nel futuro a lungo termine”.
Già in questo momento, nei laboratori vengono sviluppate soluzioni d’avanguardia. Come le celle solari tandem a base di perovskite che promettono grandi efficienze e bassi costi.
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