Lunedì, Dicembre 10, 2018

Prospettive Reali per un Utilizzo su Larga Scala dell’Energia Fotovoltaica - Pagina 8

Quanto i pannelli fotovoltaici sono davvero “verdi”?

La maggioranza dei pannelli fotovoltaici utilizza il silicio, elemento largamente abbondante e diffuso sulla crosta terrestre. Tuttavia, il silicio non lo si trova allo stato puro in natura, bensì sotto forma di biossido (la comune sabbia): per estrarne il silicio di classe cosiddetta metallurgica, ossia puro al 98%, si ricorre alla sua riduzione in forni ad arco elettrico con elettrodi di carbonio, a temperature dell’ordine di 2000 °C. Per far funzionare tali fornaci sono richiesti consistenti quantitativi di energia elettrica (circa il 30% del costo in Europa deriva dai costi dell’energia elettrica spesa): negli USA ed in Germania i produttori usano energia da fonte nucleare e/o a carbone (per cui qualcuno osserva che un briciolo di uranio lo si può trovare in ogni pannello solare) [15].

Non basta: per ottenere un silicio di grado solare, il silicio di grado metallurgico va ulteriormente raffinato (fino al 99,999%) e l’80% della produzione avviene col processo Siemens, processo che implica l’uso di triclorosilano (prodotto estremamente corrosivo, infiammabile e pericoloso per il sistema respiratorio) ed acido cloridrico – si stima un uso 3,5 kg di acido concentrato per metro quadrato di pannelli (si ha notizia di industrie cinesi che hanno semplicemente interrato il triclorosilano nelle campagne, con effetti ambientali assolutamente avversi [15, 16]). In seguito i wafer policristallini vengono incisi con acido nitrico e fluoridrico, mentre quelli monocristallini con idrossidi di sodio e potassio. I liquidi di scarto vanno trattati prima di venire rilasciati nell’ambiente, ovvero neutralizzati e filtrati: tuttavia tracce di potassio rimangono, che nei corsi d’acqua poi finiscono per alimentare le alghe ed uccidere i pesci. L’alcol isopropilico (prodotto tossico) infine viene usato come agente pulente. Il processo di costruzione di un pannello solare richiede circa 200 fasi (a partire dalle sabbie silicee), alcune delle quali coinvolgono tra l’altro l’uso di gas serra, come il trifluoruro di azoto (NF3), ben 17˙200 volte più efficace della tanto vituperata anidride carbonica: si stima che le emissioni di questo gas siano aumentate in maniera assai considerevole a causa della produzione di pannelli solari, con un impatto sulla produzione di gas serra superiore al beneficio della mancata produzione di anidride carbonica dovuta agli stessi [17].

Un rumor diffuso infatti è quello secondo cui l’energia fotovoltaica ridurrebbe le emissioni di anidride carbonica in atmosfera: ebbene sarebbe il caso di ricordare che la Germania, da molti presa ad esempio, a fronte di una spesa di ben 189 miliardi di euro dal 2000 ad oggi in sostegno alle fonti rinnovabili, è ferma alle emissioni del 2009, anche grazie alla improvvida decisione di abbandonare la produzione di energia da fonte nucleare [18].

Diverse pubblicazioni scientifiche peraltro hanno iniziato a sollevare dei dubbi sostanziali sul fatto che le fonti rinnovabili possano sostituire efficacemente quelle fossili [19]. Al di là delle speculazioni infatti, l’esperienza operativa di 20 anni sembra indicare esattamente il contrario. Secondo il lavoro di Ferroni e Hopkirk [19] una stima realistica, basata su dati reali, della produttività dei pannelli solari in Svizzera si aggira sui 106 kWhe/anno (il pedice “e” sta per “elettrici”) per metro quadrato, mentre la vita dei pannelli al momento si aggira intorno ai 17 anni (anche se con la tecnologia questo limite si può innalzare, ma questo è ancora da dimostrare). In sostanza l’articolo asserisce che in tutta la propria vita un pannello solare fornisce 2203 kWhe/m2, mentre per essere prodotto ne richiede 2664, ovvero un ERoEI (Energy Return on Energy Invested, ossia energia resa per energia investita) pari a 0,82 (si ritiene che una fonte con un ERoEI inferiore a 5 sia da considerare insostenibile, come suggerito da Murphy e Hall in un lavoro del 2011 [20]), cioè si dimostra che in Paesi con bassa insolazione, come la stessa Svizzera, occorre più energia per fabbricare, installare, operare e smantellare un pannello solare di tutta quella che verrà mai prodotta da quest’ultimo.

Se invece dei Paesi d’oltralpe si considerassero quelli con la massima insolazione in Europa, come la Sicilia appunto, la situazione cambierebbe, ma difficilmente si raggiungerebbe comunque un ERoEI superiore ad 1,5 (quindi, in ogni caso, ben scarsamente conveniente).

Del resto già nel 1988, il Prof. Mario Silvestri nel suo bel saggio sull’energia [21] riportava che: “…il sistema elettrosolare (esclusa ovviamente la parte convenzionale) gira su sé stesso, producendo exergia per costruire il proprio successore e non rendendo disponibile neppure un chilowattora per usi esterni”, e ancora, in merito alla potenzialità della fonte solare di farci risparmiare combustibile: “È evidente che un po’ di «risparmi energetici» di questo tipo ridurrebbero l’Italia a stracci in tempo assai breve.”. Lasciamo al lettore il giudizio in merito a quanto profetiche siano state queste previsioni.

Se fino al 2010 peraltro la maggior parte delle industrie produttrici di pannelli si trovavano in Europa, ad oggi molte di queste sono fallite o in bancarotta, ed il 70% della produzione mondiale è cinese. Si noti altresì che a parità di energia prodotta, un impianto fotovoltaico deve avere una potenza installata 9,44 volte maggiore di quella di un impianto nucleare o a carbone – cioè per produrre l’energia di un impianto nucleare da 1˙000 MW elettrici, bisogna installarne quasi 10˙000 fotovoltaici, che occuperebbero 9 milioni di metri quadrati di soli moduli! - e che, sempre a parità di energia prodotta, l’energia fotovoltaica richiede un consumo di materiali 64 volte maggiore di quello di un impianto nucleare (basti pensare all’enorme consumo di alluminio richiesto da questa fonte, materiale prodotto con grande dispendio di energia, come rilevato anche da un articolo di Scientific American [22]).

A complicare il quadro generale dell’impatto ambientale dell’energia fotovoltaica, ci sono poi i rifiuti che verranno prodotti a fine vita: recentemente il ministro giapponese dell’ambiente ha lanciato un preciso allarme in merito alla crescente produzione di rifiuti fotovoltaici in Giappone, che potrebbe costituire un serio problema nel prossimo futuro, non disponendo quel Paese di alcun chiaro piano per lo smaltimento. È stato valutato infatti che a parità di energia prodotta, il fotovoltaico produce un volume di rifiuti tossici 300 volte maggiore di quello prodotto da un impianto nucleare. Si aggiunga che in nazioni come la Cina, l’India o il Ghana (ma non solo, sono noti dei casi anche in alcune zone d’Italia), alcune comunità usano incendiare i rifiuti elettronici (di qualsiasi tipo) al fine di recuperare il rame ed altri elementi preziosi al fine di rivenderli: purtroppo questa pratica genera fumi tossici, cancerogeni e teratogeni (ovvero responsabili di anomalie e malformazioni negli embrioni) se inalati [23].

Si aggiunga poi che i lavoratori impiegati nell’industria solare ricevono una dose da radiazioni ionizzanti di gran lunga maggiore di quella relativa a qualsiasi altro settore, incluso quello nucleare. Un recente rapporto delle Nazioni Unite (UNSCEAR) sugli effetti delle radiazioni atomiche infatti recita: “La dose collettiva di gran lunga superiore per unità di energia elettrica generata la si è riscontrata nel ciclo dell’energia solare, seguito da quello dell’energia eolica. La ragione risiede nel fatto che queste tecnologie richiedono grossi quantitativi di metalli delle terre rare, e l’estrazione da riserve a basso grado espone i lavoratori all’effetto dei radionuclidi naturali” [24].

Se, per poter fornire al consumatore la necessaria disponibilità di energia per i suoi consumi, si pensasse di accumulare l’energia fotovoltaica in batterie al litio – oltre a considerarne i costi e la gestione assolutamente delicata – si deve ricordare che spesso un materiale base per la realizzazione dei catodi è il cobalto (LiCoO2 (ossido di cobalto e litio), LiNiMnCoO2 (ossido di nichel, manganese e cobalto), LiNiCoAlO2 (ossido di nichel, cobalto ed alluminio)) [25], elemento estratto tipicamente da aziende cinesi nelle miniere del Congo (da dove ne viene estratto almeno il 50% del fabbisogno mondiale), da minatori che lavorano molto spesso in condizioni precarie ed inumane (inclusi i bambini) [26, 27]. Si stima, tra le altre cose, un minatore in Congo guadagni 2-3 dollari al giorno, e che siano coinvolti nel lavoro minorile 40 mila bambini: per chi volesse approfondire questo (triste quanto reale ed attuale) argomento si raccomanda di consultare il dettagliato documentario del Washington Post [28]. Le batterie al litio richiedono anche grandi quantitativi di grafite, che viene tipicamente estratta nel nord-est della Cina, con conseguenze ambientali tutt’altro che “verdi” (e questo solo grazie ai costi ridotti mantenuti – una tonnellata di grafite la si vende a soli 550 dollari – ma chi la lavora lo fa con mezzi precari e praticamente senza alcuna salvaguardia per l’ambiente e per i cittadini). Un report dettagliato dal titolo “Nel tuo telefono, nella loro aria” del Washington Post descrive la tragica situazione [29].

Per concludere, consideriamo che, anche tralasciando la questione della gestione della rete (che sarebbe impossibile senza mezzi adeguati di stoccaggio dell’energia prodotta), se si volesse coprire il fabbisogno italiano annuo di energia per via fotovoltaica (314,3 TWh – Tera-watt-ora, ossia milioni di MWh -  nel 2016 secondo i dati TERNA), anche ipotizzando una produzione di 300 Wp per metro quadrato, bisognerebbe utilizzare circa 800 milioni di metri quadrati di pannelli, i quali dovrebbero essere puliti e mantenuti periodicamente per un funzionamento ottimale e dopo 20-25 anni andrebbero smaltiti. Considerando però anche lo spazio necessario fra i moduli, occorrerebbero almeno 2,4 miliardi di metri quadrati di spazio, ovvero un quadrato di lato pari a 49 chilometri – o, se si preferisce, ognuno degli 8057 comuni d'Italia dovrebbe allocare in media circa 30 ettari (cioè una superficie pari ad almeno una trentina di campi di calcio). Queste semplici considerazioni dovrebbero fornire una misura di quanto folle ed impraticabile sia questa proposta, e del fatto che ragionare di energia è una cosa seria e che richiede conoscenze specifiche – ma talora anche il semplice buon senso, assieme a pochi conti di una “buona massaia” basterebbero.

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