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I minerali non sono un fattore limitante per lo sviluppo delle rinnovabili in Germania

Un progetto del Wuppertal Institut, realizzato per conto del Ministero degli affari economici ed energetici tedesco, analizza per la prima volta quali siano i minerali più critici per la diffusione di rinnovabili elettriche, termiche e biocarburanti al 2050 in Germania. Molte le variabili in gioco, ma per le tecnologie più importanti non ci dovrebbero essere grossi problemi.

Uno degli aspetti meno affrontati nello sviluppo delle rinnovabili e della transizione energetica è la disponibilità di risorse minerarie. Un tema che va trattato con molta cautela soprattutto quando le prospettive sono di lungo periodo, dove diverse variabili entrano in gioco. Un progetto tedesco, KRESS (Critical Resources and Material Flows during the Transformation of the German Energy Supply Systempdf in tedesco, 277 pp.), elaborato dal Wuppertal Institut e realizzato per conto del Ministero degli affari economici ed energetici, analizza per la prima volta quali siano i minerali più critici in una prospettiva di diffusione delle rinnovabili elettriche, termiche e biocarburanti al 2050 con un target di copertura dei fabbisogni energetici totali pari al 60% (80% per l’elettrico) secondo gli obiettivi governativi.

L’analisi (in allegato la sintesi in inglese), che non è una previsione in senso stretto, è stata condotta non solo sulla disponibilità di lungo termine delle risorse, ma in base ad altre valutazioni come le opzioni di riciclo dei materiali e gli aspetti ambientali legati alla loro estrazione. Le conclusioni del report mostrano che la disponibilità geologica dei minerali non rappresenta tuttavia un fattore limitante per la roadmap tedesca delle rinnovabili.

Tra le tecnologie oggetto di investigazione quelle che hanno dimostrato di essere, con molto probabilità, le “non critiche” riguardo all’offerta di minerali da utilizzare nei processi produttivi sono da annoverare soprattutto nell’ambito elettrico. Dunque, l’idroelettrico, le turbine eoliche che non utilizzano magneti rari, fotovoltaico a silicio cristallino, solare termodinamico. Tra le rinnovabili termiche, il solare e la geotermia a bassa entalpia non hanno particolari problemi. Nelle infrastrutture nessun impedimento di risorse si riscontra per le reti elettriche e per alcune tipologie di accumuli. Sulla tecnologie delle biomasse o biocarburanti, che comunque esulano dallo studio, l’aspetto critico è da ricercarsi soprattutto nell’uso competitivo della terra.

Nello specifico del fotovoltaico, ad esempio, si sono valutati i consumi di indio, gallio, selenio, argento, cadmio e tellururo. Per quanto concerne il fotovoltaico cristallino, che oggi copre quasi il  97% degli acquisti in Germania, nessun fattore critico è stato appurato. Nel caso dei film sottili non risulterebbe problematica la quantità di cadmio e tellururo richiesta fino al 2020; in seguito tuttavia la domanda di questa specifica tecnologia FV dovrebbe declinare. Per celle e moduli CIGS (rame, indio, gallio e diselenide) il discorso è leggermente diverso. Non ci sono garanzie, ad esempio, che nel lungo periodo la domanda di indio potrà essere soddisfatta vista la forte competizione con la produzione di LCD, in decisa crescita mondiale, e l’elevata dipendenza da un unico paese fornitore, la Cina. Secondo gli autori del report, anche se l’attuale mercato tedesco di celle CIGS non supera neanche il 3%, in futuro non sarà facile mantenere tale quota. L’utilizzo di alternativi substrati conduttori per le celle a film sottili, che dovrebbe comunque essere nei prossimi decenni una delle tecnologia FV con le migliori prospettive, potrebbe trovare maggiori sviluppi, ma si richiedono ulteriori ricerche nel campo. Una soluzione indicata per tutte le tecnologie fotovoltaiche, oltre al riciclo, è nel ridurre i materiali consumati integrando sempre di più celle e moduli in altre strutture o applicazioni, come facciate, tetti, pensiline, ecc.

Per lo storage diversi sono i minerali presi in considerazione, come litio, vanadio, potassio, lantanio, ittrio. Al momento, secondo lo studio, sembrano avere meno criticità in termini di disponibilità le batterie agli ioni di litio e gli impianti di stoccaggio ad aria compressa per l’accumulo di breve periodo. Più complessa è considerata la situazione per le batterie redox al vanadio, per gli accumuli su grande scala. Queste sfruttano la capacità del vanadio di esistere in soluzione in quattro diversi stati di ossidazione; si può realizzare così una batteria con un solo elemento elettroattivo anziché due. Il vantaggio principale è che si può ottenere una capacità pressoché illimitata semplicemente usando serbatoi molto grandi. Ma il vanadio è un elemento raro ed è fondamentale per le leghe soprattutto in metallurgia, quindi in forte competizione per il suo utilizzo.

In generale, anche se la disponibilità dei minerali per le tecnologie più importanti non è un problema, alcune criticità potrebbero presentarsi nei casi in cui i produttori siano concentrati in pochissimi paesi o nel caso di usi competitivi. Una delle raccomandazioni ‘politiche’ dello studio è ovviamente quella di focalizzarsi, almeno nel medio periodo, sul loro utilizzo efficiente e su strategie di riciclo, sfruttandone tutte le potenzialità, anche se non sempre è facile ai fini della qualità del prodotto finale o per gli alti consumi energetici. Prolungare il ciclo di vita dei sistemi energetici a fonti rinnovabili dovrebbe essere comunque considerato un altro aspetto chiave. Un approccio che richiederà una sempre più stretta cooperazione tra ricerca e industria.

La notizia che ci sembra però interessante sottolineare è proprio l’aver realizzato uno studio per conto del governo sulle possibili traiettorie delle risorse minerarie in una visione strategica e di lungo periodo in tema energetico. C’è chi guarda al prossimo mese, chi prova invece a vedere oltre di due o tre decenni.

Sintesi in tedesco e in inglese del KRESSE project (pdf)





Commenti

Evgalois

Interessante l'approccio della stampa ambientalista di fronte a certi argomenti. Purtroppo per informarsi bisogna andare sempre alla fonte e tralasciare eventuali conclusioni di articoli qui presenti... Ho smesso di documentarmi qui da un bel po! Una delusione per una testata di cui ero fiero abbonato alle riviste e che credevo abbastanza obiettiva.

L'ultima frase dello studio è

L'ultima frase dello studio è veramente significativa:

" Finally, it should be noted that all of the findings shown here are subject to the provison that the assumptions and data concerning the resource situation are highly uncertain, and that any projection over such a long period should therefore be treated with caution. "