BENEFICI AMBIENTALI - progettazione e installazione impianti fotovoltaici e assistenza impianti fotovoltaici esistenti e servizi di ingegneria

Il manifesto dei Benefit e dei crediti ambientali  
L’energia da fonte rinnovabile può essere assimilata all’azione degli alberi
perchè evita la produzione di energia elettrica da combustione e la conseguente emissione di C02 nell’atmosfera
Possiamo valutare l’effetto benefico delle energie rinnovabili calcolando la Co2 evitata calcolando in modo simbolico il numero di alberi che ci vorrebbero per assorbirne la stessa quantità

L’effetto serra è un meccanismo con cui viene definito il ruolo svolto dall’atmosfera nel processo di riscaldamento della superficie terrestre. La radiazione emessa dal Sole, dopo aver attraversato l’atmosfera, giunge sulla Terra illuminandola e riscaldandola. La Terra assorbe le radiazioni solari e ne riemette una parte verso l’alto sotto forma di radiazione infrarossa. L’atmosfera assorbe parzialmente la radiazione infrarossa attraverso le molecole di vapore acqueo, anidride carbonica ed altri gas minori, e la riemette nuovamente verso la Terra riscaldandola ulteriormente e rendendo possibile la vita.

I gas serra permettono dunque alle radiazioni solari di passare attraverso l’atmosfera mentre ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso); in pratica si comportano come i vetri di una serra e favoriscono la regolazione della temperatura terrestre. L’effetto serra è di per sé un fenomeno naturale e benefico, poiché senza di esso la temperatura media della superficie terrestre sarebbe di circa 19° sotto lo zero. I gas dell’atmosfera che causano l’effetto serra naturale sono: vapore acqueo, anidride carbonica, metano, ossido nitroso, ozono.

Nell’ultimo secolo il fenomeno dell’effetto serra si è intensificato ed ha provocato un aumento della temperatura media del Pianeta. L’incremento dei gas serra riguarda in modo particolare l’anidride carbonica che viene prodotta in tutti i fenomeni di combustione legati alle attività umane: attività industriali, emissioni degli autoveicoli, produzione di energia elettrica.  La CO2 (anidride carbonica o biossido di carbonio) è un gas inerte, inodore ed incolore, naturalmente presente in atmosfera in concentrazioni limitate. Non è tossica, non è nociva: è un composto naturale ed è parte dei cicli naturali. Il suo aumento nell’atmosfera però può rivelarsi dannoso.
Dagli inizi del 1800 ad oggi, ma soprattutto in quest’ultimo mezzo secolo, la concentrazione di anidride carbonica in atmosfera è aumentata. Secondo il Greenhouse Gas Bulletin del WMO, la quantità di CO2 nell'atmosfera ha raggiunto 390,9 ppm nel 2011, più del 140% rispetto al livello pre-industriale, pari a 280 parti per milione. Si stima che negli ultimi 10 anni la quantità di CO2 nell'atmosfera sia aumentata in media di 2 ppm all'anno. A questo ritmo la media globale di concentrazione annuale di CO2 supererà la soglia di 400 ppm nel 2015 o 2016.

Il rapido aumento di concentrazione atmosferica dell’anidride carbonica è l’evento chiave che sta alla base dei cambiamenti climatici in atto. Gli scienziati prevedono che la temperatura media superficiale del globo potrebbe aumentare di 0,6-2,5°C durante i prossimi cinquanta anni e di 1,4-5,8°C dal 2100, con significative variazioni regionali. Il riscaldamento farà aumentare l'evaporazione e di conseguenza anche la precipitazione globale media. E' molto probabile che l'umidità del terreno diminuirà in molte regioni, mentre si prevedono in crescita piogge alluvionali ed altre manifestazioni estreme come Tornado e Uragani. Il livello del mare potrebbe aumentare anche di 60 cm.

Le piante assorbono CO2. Questo gas è essenziale per la loro crescita (fotosintesi). L’albero vive e cresce utilizzando elementi naturali: crea le molecole del legno di cui è costituito essenzialmente grazie all’acqua, all’energia del sole ed all’anidride carbonica presente in atmosfera. Attraverso il processo di fotosintesi l’albero sottrae quindi naturalmente CO2 dall’atmosfera.
I fattori che influenzano il processo di assorbimento da parte della vegetazione sono molteplici. Per farsi un’idea possiamo pensare a come si comporta una pianta (quale una essenza arborea di alto fusto) in clima temperato situata in città (quindi un contesto di stress ambientali più elevati rispetto ad un contesto naturale).  Possiamo dire che l’albero è in grado di assorbire tra i 10 ed i 20 kg CO2/anno, dentro un ciclo di accrescimento che (mediamente) raggiunge il suo massimo in un range temporale compreso nei 30 anni. La Convenzione delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) stabilisce che un albero può assorbire ogni anno in media circa 10kg di CO2. Possiamo quindi assumere che un albero assorba 10 kg di CO2 all’anno e che la vita media di un albero sia 20 anni. Di conseguenza inventi anni un albero arriva ad assorbire 200 kg di CO2.

Oltre il lavoro degli alberi e  i programmi per evitare la deforestazione e nuove piantumazioni tutti noi possiamo fare qualcosa per limitare o/e evitare le emissioni di anidride carbonica. Tutti noi possiamo contribuire a ridurre le emissioni globali di gas serra che risultano dalle attivita`umane. Qui di seguito vengono elencate alcune idee e soluzioni per affrontare tale sfida che la Sigeim sviluppa nella sua quotidiana attività:

• Utilizzo dell’energia solare per la produzione di energia elettrica
  

• Assistenza a diventare energeticamente efficienti e ridurre gli sprechi
  

• Realizzare iniziative per sensibilizzare ad una coscienza ambientale
  

• Viaggiare in modo piu` sostenibile
  

• Arrivare a zero emissioni di CO2 per le aziende
  

L'utilizzo dell'energia solare per produrre energia elettrica è un sistema utile a  ridurre l'uso dei combustibili fossili tradizionali e quindi ridurre l'emissione di CO2 oltre a molte altre sostanze inquinanti. Per produrre un kilowatt/ora elettrico vengono bruciati mediamente l'equivalente di 2,56 kWh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza vengono emessi nell'aria circa 0,53 kg di anidride carbonica (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione). Si può dire quindi che ogni kWh prodotto dal fotovoltaico evita l'emissione di 0,53 kg di anidride carbonica.
Quindi per calcolare la quantità di CO2 evitata dalla produzione dell’impianto fotovoltaico o da azioni volte a ridurre gli sprechi occorre moltiplicare la quantità di kWh prodotti o risparmiati per 0,53 Kg.
Una produzione di 300 kWh di energia da fotovoltaico equivale ad aver evitato l’emissione di 159 kg di anidride carbonica (circa 0,2 tonnellate di CO2)

Per quantificare i benefici ambientali derivanti dall’uso delle energie rinnovabili, dopo aver calcolato le quantità di CO2 evitata,  è possibile,  in modo simbolico, definire il numero di alberi necessari ad assorbire la stessa quantità di CO2 sia in un anno che nel loro intero ciclo di vita.  
Ad esempio: 600 kWh prodotti da fotovoltaico con potenza pari a 500W (due moduli) evitano la emissione di 318 kg. di CO2. Tale quantità potrebbe essere assorbita da 30 alberi in un anno oppure da 1,5 alberi in 20 anni Per avere una produzione annua pari a 600 kWh possiamo considerare un impianto di 500W che nell’arco dei sui 20 anni di vita produrrà 12.000 kWh. Il risultato finale che è quello di eliminare la CO2 (o evitata o assorbita) sarebbe raggiunto da 30 alberi in 20 anni

In tal modo qualsiasi azione per il risparmio o per la produzione da fonte rinnovabile può essere quantificata in modo simbolico in alberi. Chi realizza un impianto fotovoltaico per casa da 3 kWp sul proprio tetto è come se avesse piantato tra le proprie  tegole 190 alberi che durante la loro vita di 20 anni assorbiranno 38 tonnellate di anidride carbonica.
Così chi utilizza un impianto con microinverter da 250Wp producendosi e consumandosi circa 300 kWh in un anno  è come se avesse piantato 16 alberi.

Vantaggi ambientali dei sistemi fotovoltaici in esercizio

Gli impianti fotovoltaici, durante il loro esercizio, non causano inquinamento dal punto di vista:

• chimico  - non producono emissioni, residui o scorie
  

• termico  - le temperature massime in gioco raggiungono valori non superiori a 60°C
  

• acustico - non vi è emissione di rumore durante il loro esercizio.
  

La fonte fotovoltaica è l'unica che non richiede organi in movimento né circolazione di fluidi a temperature elevate o in pressione, e questo è un vantaggio tecnico determinante per la sicurezza dell'ambiente.
Producendo energia elettrica con i sistemi fotovotlaici non si utilizzano le fonti fossili (petrolio, carbone...) e si evita l’immissione in atmosfera di seguenti inquinanti COx (gas serra) NOx (smog fotochimico) SOx (piogge acide).

Per produrre un chilowattora elettrico vengono bruciati mediamente l'equivalente di 2,56 kWh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza emessi nell'aria circa 0,53 kg di anidride carbonica (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione).

Si può dire quindi che ogni kWh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l'emissione di 0,53 kg di anidride carbonica.

L'anidride carbonica è uno dei principali gas responsabili dell'effetto serra perché trattiene il calore del Sole e se è presente in atmosfera sopra a una certa concentrazione provoca un surriscaldamento della Terra. La concentrazione di anidride carbonica in atmosfera non è mai stata così alta negli ultimi 400000 anni e continua a crescere a grande velocità. Le ultime rilevazioni dell'osservatorio di Mauna Loa (Hawaii, 2004) indicano una concentrazione di CO2 in atmosfera di 378 ppm (parti per milione). L'incremento di concentrazione è da imputarsi principalmente alle emissioni di CO2 dovute alle attività umane e sopratutto all'uso dei combustibili fossili.

Per valutare se il costo di energia per la produzione dei moduli fotovoltaici permette di realizzare un reale beneficio si sviluppa il seguente calcolo:

• Vita utile impianto: 20 anni
  

• Energy pay back time: 3 anni = periodo di tempo utile affinchè il fotovoltaico produca l’energia che è stata necessaria per la sua realizzazione
  

• Producibilità annua: 1.200 kWh per kWp
  

• Produzione nell’arco di vita (20 anni – 3anni): 28.600 kWh per ogni kWp. Il Risparmio di combustibile sarà  quindi di circa 2,5 tep. Se 1tep equivale a 11.628 kWh.
  

• Emissioni evitate: 15.158 kg di CO2. L'emissione di anidride carbonica "evitata" ogni anno è facilmente calcolabile. E' sufficiente moltiplicare il valore di energia elettrica prodotta dall'impianto fotovoltaico per il fattore del mix elettrico italiano: 0,53 kg di CO2 evitata per ogni kWh prodotto da fotovoltaico.
  

Il TEP (Tonnellata equivalente di petrolio) rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo e vale circa 42 miliardi di joule. Il joule, per avere un’idea, è il lavoro richiesto per sollevare una massa di 102 g (una piccola mela) per un metro, opponendosi alla forza di gravità terrestre.

Energia e rischi per l'ambiente nella fase di produzione dei moduli

Nella fase di produzione l'impatto ambientale è assimilabile a quello di qualsiasi industria o stabilimento chimico. Nel processo produttivo sono utilizzate sostanze tossiche o esplosive che richiedono la presenza di sistemi di sicurezza e attrezzature adeguate per tutelare la salute dei lavoratori. L'inquinamento prodotto in caso di malfuzionamento della produzione incide soprattutto sul sito in cui è localizzata la produzione.  

A seconda della tipologia di pannello fotovoltaico si avranno differenti rischi. La produzione del pannello solare cristallino implica la lavorazione di sostanze chimiche come il triclorosilano, il fosforo ossicloridrico e l'acido cloridrico. Nella produzione del pannello amorfo troviamo il silano, la fosfina e il diborano.  In conclusione, l'impatto ambientale della produzione dei pannelli solari FV è assimilabile a quello di una qualsiasi produzione industriale.

La scelta dei fornitori di moduli deve dipendere anche dalla capacità dell'azienda produttrice di gestiore le eventuali problematiche ambietali, miglioranto continuativamente le proprie prestazioni.

Fase della fine vita dei moduli

Un pannello fotovoltaico ha una durata di 25 anni, ben più lunga di qualsiasi bene mobile di consumo o di investimento. Al termine del loro ciclo di vita si trasformeranno in un rifiuto speciale da trattare identificato, ad oggi, come RAEE (rifiuto elettronico). Un modulo include sostanze tossiche come il rame, il piombo, il gallio, il selenio, l'indio, il cadmio e il tellurio. Ma include anche materiali di utile recupero e/o riutilizzo. La separazione e il recupero dei metalli è possibile. In Germania operano alcune aziende specializzate nel recupero dei materiali da pannelli fotovoltaici. Inoltre le aziende produttrici stanno dimostrando interesse diretto a produrre moduli con maggiore cura nel futuro recupero dei materiali per ovvi fattori di risparmio.
Se volessimo dismettere e disassemblare un impianto fotovoltaico residenziale da 3 kWp, otterremmo 196 kg di vetro, quasi 24 kg di Allumino e più di 11 kg di prezioso Silicio di grado solare. Su scala industriale, il processo di recupero e avvio al riciclo deve porsi obiettivi più ambiziosi del recupero del vetro e dell’alluminio, puntando quindi a recuperare parti e componenti del modulo che possono essere maggiormente valorizzabili.
Di difficile recupero sono le plastiche con la generazione di sottoprodotti di scarso valore. La strada da seguire appare evidentemente legata al recupero dei componenti metallici della matrice di celle, costituita dal tabbing ribbon, dal bussing ribbon e, naturalmente, dalle celle stesse.

I Produttori devono ora finanziare il trasporto e il riciclo dei moduli FV che vendono in Italia.

L’Italia è il primo grande mercato FV ad attuare la rifusione della direttiva RAEE dell’UE (2012/19/UE), per assicurare il corretto smaltimento dei rifiuti delle apparecchiature elettriche ed elettroniche, sulla base del concetto di "Responsabilità estesa del Produttore". Il decreto legislativo n. 49/2014 definisce "Produttori" tutte le società o le persone fisiche stabilite in Italia che fabbricano e vendono, rivendono con il proprio marchio o importano moduli FV.

I moduli fotovoltaici sono realizzati con le più diffuse tecnologie che permettono di realizzare pannelli di tipo: policristallino, monocristallino e a film sottile e non è stato evidenziato da studi e ricerche avanzate che ci possano essere danni causati alla salute derivanti dai moduli fotovoltaici a fine vita che molti test classificano come rifiuti non nocivi.
Il riciclo del pannello FV permette di recuperare da un modulo quasi il 98% dei materiali componenti:
15 kg di vetro (rivestimento, copertura del modulo, vetro di altissima qualità)
2,8 kg di plastica (supporto del modulo, viene riciclata in vasi o altro)
2 kg di alluminio (della cornice)
1 kg di polvere di silicio (celle fotovoltaiche vere e proprie)
0,14 kg di rame (connessioni elettriche tra celle)

Riciclare i materiali di recupero provenienti dai pannelli fotovoltaici a fine vita sarà sempre più una risorsa.

Lo scorso 1° marzo il GSE ha pubblicato sul suo sito la lista dei soggetti, 11 tra Associazioni, Consorzi o Sistemi, conformi ai requisiti richiesti del Disciplinare Tecnico del 21 dicembre 2012 con cui lo stesso GSE integrava i requisiti precedentemente richiesti per lo svolgimento di tali attività.
Cobat, Ecoem, Ecolight, Ecoped, Eco-PV, ReMedia, E-Cycle Scarl, ERP Italia, La Mia Energia, PV Cycle Italia, RAEcycle, gli operatori ritenuti idonei dal Gestore dei Servizi Energetici per operare nello smaltimento e riciclo dei moduli.

In particolare, PV Cycle è l'associazione europea costituita dai produttori dei moduli fotovoltaici per assicurare lo smaltimento dei moduli danneggiati e il recupero di quelli esausti presso i centri che l'associazione ha allestito sul territorio europeo. Tra i materiali riutilizzati vi sono: il vetro, l'alluminio ed il silicio. Si tratta del cosiddetto circolo double green. Oltre ad utilizzare la luce del sole per la produzione di energia il riciclo consente di riutilizzare materiali altrimenti destinati a diventare rifiuti, diminuendone di conseguenza la quantità.

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