Innovare le rinnovabili: nuove soluzioni per la ‘chiusura del cerchio’

Anche il settore energetico più “naturale” che c’è (quello delle rinnovabili) produce rifiuti, e va pensato in ottica circolare. Dalle pale eoliche ai moduli solari fino alle batterie dismesse, solo lo sviluppo di nuove soluzioni circolari per la gestione del fine vita di impianti e componenti può garantire una transizione ecologica davvero sostenibile

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(Rinnovabili.it) – Ogni anno, secondo la Global Recycling Foundation, le attività di riciclo evitano circa 700 milioni di tonnellate di CO2 emessa, quantità destinata a superare il miliardo di tonnellate entro il 2030. La circolarità della filiera produttiva (di qualsiasi prodotto) implica dare nuova vita ai suoi componenti, per trasformarli in “materie seconde” pronte per il riuso, senza ricorrere a ulteriori estrazioni e sfruttamento di risorse naturali. 

Uno degli ambiti in cui questi benefici possono essere più significativi è quello delle fonti rinnovabili. Sole, vento e acqua, infatti, per essere sfruttati necessitano di impianti e infrastrutture con vite utili che vanno dai 20 ai 35 anni (a seconda della tecnologia) e che quindi sono destinati a generare rifiuti sul lungo periodo. 

Enel Green Power (EGP), azienda dal core business rinnovabile, dedica da anni grande attenzione al tema:  già dal 2015, infatti, ha sviluppato un proprio modello di misurazione della circolarità, il CirculAbility Model, reso poi pubblico e condiviso con istituzioni ed enti di ricerca. È evidente che l’economia circolare è parte degli obiettivi su cui la società del Gruppo Enel, guidata da Salvatore Bernabei, orienta il suo business.

Le parole d’ordine sono: recuperare quanto possibile le materie prime dagli impianti fotovoltaici ed eolici dismessi, aumentare i tassi di recupero delle batterie, massimizzare la qualità del materiale recuperato e minimizzare il volume del rifiuto. Questo modello permette di ridurre gli impatti ambientali e i costi anche per un settore, quello delle rinnovabili, che per definizione fa della sostenibilità la sua missione. E genera valore.

Vediamo come Enel Green Power sta declinando le pratiche dell’economia circolare nei tre campi oggi più significativi della produzione di energia da fonti rinnovabili: eolico, solare fotovoltaico e storage. 

Pale e torri eoliche: tra progetti di riciclo e tecnologie innovative

L’energia eolica ha vissuto e sta vivendo anni di crescita esponenziale, che hanno portato la sua capacità totale installata nel mondo a 837 GW, per un totale di 1,2 miliardi di tonnellate di CO2 evitate. E il vento crescerà ancora tanto: si calcola che nei prossimi cinque anni verranno aggiunti circa 540 GW di potenza alle reti elettriche globali. 

Tuttavia, le turbine eoliche hanno vite utili mediamente pari a 25 anni, e secondo i più recenti calcoli dell’Università di Cambridge, entro il 2050 il settore avrà prodotto oltre 43 milioni di tonnellate di rifiuti per dismissione delle turbine, rifiuti che dovranno confluire negli opportuni percorsi di gestione. La percentuale di riciclo è alta, intorno all’85% dei materiali originali. 

Ma resta il problema dello smaltimento di specifici elementi, come le pale delle turbine realizzate in materiale composito. Diversamente da cemento e acciaio, non tutti i processi di riciclo oggi esistenti sono “pronti” sia da un punto di vista tecnico che commerciale, per essere adottati su larga scala e processare l’enorme quantitativo di pale che saranno dismesse nei prossimi anni. Servono quindi soluzioni innovative per velocizzare lo sviluppo e la scalabilità dei processi oggi più maturi costruendo in parallelo la filiera, per trasformare i materiali a fine vita in “materie seconde”, impiegabili in nuovi processi produttivi. Soluzioni concretamente realizzabili, naturalmente. 

Un caso studio è il progetto Wind New Life con cui Enel Green Power realizzerà nel complesso di Compostilla, (Spagna), un impianto per la raccolta e il trattamento delle pale dismesse in grado di smaltire fino a 6000 tonnellate annue di fibra di vetro e carbonio. Obiettivo? Trasformarle in materia secondaria da riutilizzare per produrre componenti ad alto valore quali materiali per edilizia, prodotti sanitari e per arredamento, tubazioni e armadietti stradali. 

Altra linea di sviluppo è l’integrazione dei materiali di recupero nei progetti sviluppati da Energy Vault, startup svizzera che ha sviluppato una tecnologia di accumulo energetico basata su sollevamento e successivo calo di blocchi di materiale solido, recuperando energia gravitazionale e cinetica, in modo similare a quanto avviene negli impianti idroelettrici di pompaggio; in questo caso il materiale fibroso recuperato dalle pale fornisce ai blocchi maggiore stabilità e robustezza. 

Un’altra strada possibile, sempre nell’ottica della sostenibilità end-to-end della generazione eolica, è quella di agire sulla progettazione delle turbine o loro componenti in ottica di circularity by design, impiegando ovvero materiali nuovi e meno impattanti. In questo contesto EGP ha avviato partnerships con due startups molto promettenti e con cui sta collaborando, supportandole nel loro processo di sviluppo, con l’obiettivo comune di aumentare la sostenibilità degli impianti del futuro: la svedese Modvion, che produce torri modulari in legno, che semplificano la logistica e installazione di torri più alte; e la scozzese ACT Blade, che produce pale interamente ricoperte in tessuto che, a parità di massa, permettono di raggiungere maggiori lunghezze rispetto ai materiali attuali, aumentando la produzione degli impianti eolici.

Circolarità solare: moduli fotovoltaici e inverter 

Altra fonte rinnovabile che conosce una crescita record è il solare fotovoltaico: la capacità globale installata è passata da poco più di 1 GW nel 2001, a 940 GW venti anni dopo, nel 2021, e secondo le stime di IRENA supererà gli 8,5 TW entro la metà di questo secolo. 

Ma anche i moduli fotovoltaici hanno una vita utile finita: mediamente 20-25 anni, mentre si arriva a 30-35 per i prodotti più recenti ed evoluti. Nel giro di poche decine di anni, quindi, anche l’industria fotovoltaica si troverà a dover gestire enormi volumi di rifiuti provenienti dalla filiera di generazione. Le stime di IRENA parlano di 60 –  78 milioni di tonnellate di pannelli e moduli da smaltire entro il 2050: di fatto uscirà dal sistema elettrico una quota sempre maggiore di rifiuti, che necessariamente dovrà entrare nel mercato delle “materie seconde”. Se reimmessa completamente nel mercato, questi volumi potranno generare valore economico per oltre 15 miliardi di dollari, sempre stando alle stime di IRENA. 

Ed è proprio questa la sfida di Enel Green Power: estendere l’approccio circolare all’intera filiera di produzione dell’energia dal sole. Ma se è vero che alcuni materiali che compongono i pannelli sono relativamente facili da riciclare (il vetro è uno di questi), un riciclo più “spinto” può permettere di recuperare anche materiali come silicio, fosforo, indio, argento e rame, che oggi in larga parte non sono recuperabili in modo efficiente. E cosa si può fare in concreto? 

EGP, ad esempio, richiede oggi che tutti i suoi moduli siano dotati di certificazione EPD, dall’inglese Environmental Product Declaration, un’etichetta ecologica a tutti gli effetti, che stima impatti ambientali e riciclabilità di prodotti e servizi. Non solo: tutti gli inverter acquistati devono possedere certificati di sostenibilità in termini di emissioni (ai sensi delle norme ISO 14046) e di impronta di carbonio (ai sensi delle norme ISO 14067). 

C’è poi il progetto europeo Photorama: partito nel 2021, con Enel tra i partner, ha l’obiettivo di raggiungere la piena circolarità nella filiera, attraverso un sistema di riciclaggio affidabile per recuperare e  reimmettere sul mercato anche i materiali secondari più rari e difficili da trasformare. 

Un’altra soluzione oggi molto utile per gli acquirenti professionali è l’etichetta ecologica EPEAT (Electronic Product Environmental Assessment Tool, creata dal Consiglio Globale dell’Elettronica per promuovere le tecnologie sostenibili, e che identifica gli inverter e i moduli fotovoltaici più green, quelli cioè che soddisfano specifici standard di sostenibilità: dai materiali impiegati, all’impronta energetica e idrica del processo di produzione; dall’equità sociale nella catena di fabbricazione, al riciclo responsabile a fine vita. Tutte soluzioni che producono benefici significativi nella riduzione delle emissioni climalteranti, così come delle sostanze tossiche e dei rifiuti solidi generati.

Enel Green Power sta anche lavorando con diverse società tra cui l’italiana 9-Tech, una start-up attiva su nuovi processi e impianti per recupero di metalli strategici da RAEE. Il progetto prevede lo sviluppo di un processo termochimico per il riciclo dei pannelli fotovoltaici a fine vita, garantendo il recupero dei materiali ‘critici’ con resa e purezza superiori ai trattamenti meccanici, e la valutazione di fattibilità tecnico/economica per la realizzazione di un impianto di trattamento.

Storage sostenibile: una sfida cruciale per la transizione

Una delle più importanti sfide per la transizione ecologica è senza dubbio quella di garantire il fabbisogno energetico in maniera continuativa, sfruttando al meglio risorse rinnovabili che per loro natura sono incostanti. Nel caso dell’Italia: gli obiettivi di sviluppo e penetrazione delle rinnovabili, contenuti nel piano RePowerEU dell’Unione Europea, prevedono per il nostro Paese un aumento della capacità installata da fonti green di 85 GW, di pari passo con un incremento netto della produzione di 153 TWh entro il 2030. 

In questo scenario, le rinnovabili arriverebbero a coprire l’84% dell’energia elettrica generata, con ovvie ripercussioni sui fattori di carico medi e sulla rete elettrica nazionale. L’accumulo energetico rivestirà un ruolo sempre più cruciale per soddisfare la domanda energetica, che non cessa di esistere anche quando le fonti primarie rinnovabili vengono meno. 

C’è un’ovvia conseguenza: si stima che entro il 2030 il sistema energetico italiano produrrà circa 60 mila tonnellate di batterie esauste ogni anno. Per gestire questo volume di rifiuti (peraltro di elevato valore), servirà ripensare l’approccio industriale all’intera vita del prodotto: dalla progettazione degli storage design-to-recycle – scegliendo materiali ottimizzati per la gestione a fine vita – allo sviluppo di pratiche di riciclo che “chiudano il ciclo”. Risultato? Minimizzazione di costi ed emissioni, e reimpiego nella filiera produttiva di “materie seconde” di pregio. 

Anche in questo campo, la scelta di Enel Green Power è chiara: per i sistemi di accumulo su nuovi impianti EGP definisce specifici indicatori di sostenibilità, in modo da stimolare tutta la filiera a adottare un approccio circolare a produzione e fornitura. Altra via è quella del repurposing delle batterie dei veicoli elettrici a fine vita. È ciò che succede a Melilla con Second Life, progetto pilota in cui le batterie per autotrasporto dismesse vengono integrate e riutilizzate in un nuovo sistema di stoccaggio energetico che stabilizza la rete elettrica della città. 

A Compostilla invece è in fase di progettazione un innovativo sistema per la gestione del fine vita delle batterie, che prevede il loro riciclo attraverso fasi di scarico, smantellamento, frantumazione e selezione dei materiali per la loro reintroduzione nei cicli di produzione delle nuove batterie. 

Non mancano poi, tra le iniziative di EGP,  lo sviluppo e l’applicazione a scala industriale di nuove tecnologie, alternative alle batterie agli ioni di Litio oggi prevalenti: soluzioni in fase preindustriale, di cui Enel Green Power sta supportando lo scale-up e la fattibilità in scenari industriali reali, come la collaborazione con Brenmiller, start-up israeliana che ha sviluppato uno storage termico low-cost, che accumula energia sotto forma di calore in rocce frammentate, per poi rilasciarla quando necessario, generando vapore per produrre elettricità. EGP ha già integrato la tecnologia dell’impianto pilota TES (Thermal Energy Storage) sul sito di Santa Barbara, in Toscana.

Trovare una quadra per chiudere il cerchio

L’industria delle rinnovabili ha raggiunto un livello di maturità di tutto rispetto, che si esprime non solo nella riduzione dei costi (di realizzazione e di generazione), ma anche nella forte volontà di ridefinire – minimizzandola – la propria ‘impronta’ sull’ambiente, affrontando e anticipando i problemi del fine vita e della gestione dei ‘rifiuti rinnovabili’, trasformandoli circolarmente in ‘risorse rinnovabili’ (o materie seconde).

Per questo gli operatori più attenti e attivi, come Enel Green Power, continuano ad investire risorse e attenzione e a sperimentare soluzioni innovative, a tutto campo e collaborando con tutti gli stakeholders coinvolti, per attivare un ‘circolo virtuoso’ in piena scala, contribuendo ulteriormente (e prospetticamente) ad una transizione energetica davvero sostenibile.

In collaborazione con Enel Green Power

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