Produzione fotovoltaico ad alto risparmio idrico
Il fotovoltaico è a tutti gli effetti una delle tecnologie energetiche più sostenibili che il mondo dispone attualmente. Ma esiste sempre la possibilità di migliorare e in questo caso di rendere il ciclo di vita ancora più sostenibile e circolare. A dare una mano all’obiettivo è oggi un gruppo di scienziati in Germania che hanno dimostrato come le fabbriche di celle solari potrebbero risparmiare fino al 79% dell’acqua normalmente consumata nella produzione. Aprendo le porte a stabilimenti manifatturieri anche in luoghi con minori risorse idriche e rendendo al contempo più resilienti quelli attuali.
Nel dettaglio, lo studio “Circular water strategies in solar cells manufacturing“, condotto da scienziati dell’Università Tecnica di Berlino, della Rena Technologies GmbH, dell’Istituto Fraunhofer per la fisica delle costruzioni IBP e dell’Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE, ha messo a punto un modello specifico e completo dei flussi d’acqua per una fabbrica tipo. Il lavoro ha preso come esempio un impianto industriale di celle solari PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) con una capacità di produzione di 5 GWp l’anno.
Come risparmiare acqua nelle fabbriche di celle solari
Il team ha prima raccolto e convalidato i dati della fabbrica e poi applicato un’analisi del flusso di materiale per tutti i processi che coinvolgono l’acqua e per il trattamento dei reflui. Su questa base, ha quindi esaminato l’introduzione di due diverse strategie per l’uso circolare delle risorse idriche: il riutilizzo delle acque reflue a bassa contaminazione (LCR), focalizzato sul recupero delle acque di risciacquo a bassa concentrazione salina; e un approccio chiamato “Minimal Liquid Discharge“, in cui si riduce il più possibile la quantità di acque reflue in uscita dalla fabbrica, identificando e recuperando al contempo possibili sottoprodotti di scarto da destinare ad altre attività industriali. Ad esempio, soluzioni impiegate per l’attacco chimico (etching) della superficie delle celle e poi scartate, possono essere riciclate nella fabbricazione del cemento.
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I risultati
“I risultati mostrano che lo scenario MLD può far risparmiare fino all’80% del fabbisogno di acqua dolce e di acque reflue nella fabbrica di celle solari”, ha spiegato Jascha Reich, secondo autore principale e scienziato dell’Università Tecnica di Berlino. “Se si utilizza l’approccio LCR, è possibile ottenere un risparmio fino al 40%“.
Non solo. I due approcci permettono di ottenere importanti riduzioni dell’ecotossicità dell’acqua dolce e dell’eutrofizzazione dell’acqua dolce e marina, principalmente grazie alla riduzione dello scarico delle acque reflue nel caso LCR e al riciclo di un concentrato di KOH e silicati di potassio come attivatore alcalino per la produzione di sostituti del cemento nel caso MLD.
Inoltre – sottolinea un comunicato stampa del Fraunhofer ISE – un ciclo idrico chiuso riduce notevolmente il rischio di chiusura di una fabbrica di celle solari a causa della carenza d’acqua, ad esempio durante le ondate di caldo estive. I flussi studiati appartengono ad una linea di produzione PERC ma secondo gli autori i risultati appaiono interessanti anche per le fabbriche che producono o si convertono a celle solari a eterogiunzione HJT o TOPCon, poiché i reflui risultano molto simili.