Edizioni L Informatore Agrario

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2 UN TEMA GIÀ ATTUALE IN GERMANIA Il recupero dei materiali risolve il problema del fotovoltaico a fine vita Il costo di smaltimento di un impianto a terra oscilla tra e euro/mw. È auspicabile, quindi, che gli oneri per disassemblaggio, separazione e smaltimento dei materiali di un impianto fotovoltaico siano coperti dai ricavi di vendita delle materie prime che compongono i moduli, principalmente vetro, silicio, alluminio, ferro e rame di Stefano Notarnicola Lo sviluppo sostenuto del settore fotovoltaico registrato negli ultimi anni ha reso evidente la necessità di trovare un metodo sostenibile per lo smaltimento dei pannelli fotovoltaici raggiunta la fine della loro vita operativa. Il numero delle installazioni giunte a obsolescenza tecnica è ancora modesto: infatti, considerando la durata di vita attesa di oltre vent anni, i risultati di laboratorio condotto sulle principali tecnologie del silicio estendono la capacità produttiva di energia elettrica degli impianti, in idonee condizioni manutentive, di un ulteriore decennio. In Europa nel 2008 si è raggiunto il quantitativo di tonnellate di pannelli fotovoltaici tra i rifiuti e questa stima dovrebbe raddoppiare al 2012, prevedendosi un accumulo di oltre tonnellate di moduli dismessi nel 2020 (fonte: FV Cycle). Le quantità dei rifiuti stimabili al 2020 per la dismissione di impianti nell Unione Europea obsoleti sono tuttavia modeste, ancor più se confrontate in termini di potenza (472 MW) con i soli MW degli impianti nazionali che ai sensi della legge 129/2010 (salva Alcoa) possono beneficiare del secondo conto energia. Piani di dismissione e modalità di intervento La dismissione di un impianto fotovoltaico di tipo statico (fisso), nel caso in cui non si intenda prolungarne l esercizio al termine del periodo di vita utile, prevede lo smantellamento dell opera e il ripristino dell area allo stato antecedente la sua realizzazione. Lo smantellamento di una centrale richiede un intervento sul sito, più o meno complesso in funzione della tipologia di impianto realizzato e soprattutto della struttura di supporto dei moduli impiegata. Limitandoci alle tipologie di struttura a palo avvitato o direttamente infisso al suolo, si esclude l impiego di calcestruzzo armato per l esecuzione delle fondazioni. La realizzazione del cantiere in questi casi dovrebbe essere funzionale, oltre alla rimozione dei moduli e allo smontaggio delle strutture di sostegno, anche: alla rimozione delle cabine con tutti gli apparati elettrici unitamente alle fondazioni; al disassemblaggio per il trasporto; al recupero di cavi e canaline; alla rimozione di recinzione e cancelli, pali di illuminazione, pozzetti e all asporto del sottofondo di inerti (rimozione dello strato di misto di cava) della viabilità di servizio. Prima di affrontare l aspetto della gestione dei materiali di risulta dallo smantellamento delle opere emerge, anche da parte del legislatore, l esigenza di garantire il corretto disassemblaggio, la demolizione e la rimozione di tutte le strutture di fondazione, metalliche, plastiche e in cemento armato presenti nel sottosuolo e di garantirne il conferimento in centri di recupero o disca- La dismissione di un impianto fotovoltaico a terra prevede, oltre allo smantellamento dell opera, il ripristino dell area allo stato antecedente la costruzione. Nella foto l impianto fotovoltaico di Faeta sull Appennino toscano. Fonte: Alterenergy 10 supplemento a L Informatore Agrario 16/2011

3 APPROFONDIMENTO Linee guida autorizzative Le linee guida per lo svolgimento del procedimento di autorizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili (dm 10 settembre 2010) impongono la presentazione di progetti definitivi comprensivi della dismissione e del ripristino dello stato dei luoghi, recanti la descrizione degli interventi, delle fasi, dei tempi e delle modalità di esecuzione, nonché la stima dei costi e l impegno alla corresponsione, all atto di avvio dei lavori, di una cauzione a garanzia della esecuzione di detti interventi, da versare a favore dell Amministrazione procedente mediante fideiussione bancaria o assicurativa. La cauzione, stabilita in favore dell Amministrazione tenuta a eseguire le opere di rimessa in pristino o le misure di reinserimento o recupero ambientale in luogo del soggetto inadempiente, è stabilita, in via generale, dalle Regioni o dalle Province delegate, secondo l importo proporzionale al valore delle opere stesse. riche autorizzate al fine di restituire all antecedente uso agricolo i terreni utilizzati. Si fa presente che il ripristino dello stato originario dei luoghi oggi è molto più agevolato che in passato, per le caratteristiche di reversibilità proprie degli impianti fotovoltaici. Il basso impatto sul territorio è una conseguenza delle scelte tecniche operate in fase di progettazione come l utilizzo di sistemi di ingegneria naturalistica per rinterri, strade in materiale stabilizzato, ma soprattutto l assenza di opere di sostegno in conglomerato cementizio per tutte le strutture porta modulo e le recinzioni. Questo aspetto è particolarmente rilevante se si pensa a un impianto di potenza 10 MW che si sviluppa su un area di circa 20 ettari e che, per l uso di carpenteria metallica a palo battuto nel terreno, richiede all incirca pali per l ancoraggio dei moduli al suolo. L assenza di plinti di fondazione per i pali risparmia al terreno un volume di circa m3 di cemento pari al volume d acqua in una piscina olimpionica, risultato evidente conseguito dalle Regioni grazie alle prescrizioni per l inserimento degli impianti fotovoltaici in aree agricole all interno delle linee guida autorizzative (vedi approfondimento in alto). La partita a cui assisteremo tra circa 20 anni e le cui regole sono oggi in via di definizione si giocherà, quindi, sulla differenziazione e il recupero dei materiali, soprattutto quelli che costituiscono i moduli fotovoltaici e i cavi elettrici, quali il vetro, i metalli, il silicio e le plastiche. I moduli prevedono lo smaltimento differenziato come rifiuto elettrico-elettronico (direttiva 2002/96/EC) da parte dello stesso produttore, con recupero dei metalli pregiati (alluminio e silicio) e del vetro, che costituiscono la quasi totalità dei pannelli. Circa il 90-95% del peso del modulo è composto da materiali che possono essere riciclati attraverso operazioni di separazione, lavaggio del vetro, separazione dei componenti metallici (cavi solari e cassette di derivazione), processi di purificazione e smaltimento degli inerti non diversamente utilizzabili. Tuttavia, la dismissione di un impianto fotovoltaico è un operazione, oggi, non entrata in uso comune, data la capacità dell impianto di garantire un soddisfacente livello di produzione energetica anche oltre la durata ventennale del sistema di incentivazione vigente. Le operazioni Dal modulo fotovoltaico si può recuperare materiale pari al 95% in peso del dispositivo di demolizione, smantellamento, rimozione e smaltimento dei componenti impiantistici ed edilizi di un impianto fotovoltaico sono, inoltre, disciplinate con uno strappo temporale di circa vent anni rispetto alle normative tecniche e di settore che saranno vigenti al termine della vita utile dei progetti. È comunque da far notare che le celle fotovoltaiche in silicio cristallino, garantite 20 anni contro la diminuzione dell efficienza di produzione, assicurano cicli di vita superiori alla durata del conto energia: sono diverse le installazioni italiane di fine anni 70, oggetto di programmi di monitoraggio, ancora correttamente funzionanti. Il calo prestazionale degli impianti fotovoltaici negli anni è legato alla degradazione dei materiali che compongono la stratigrafia del modulo quali vetro (che diminuisce il suo indice di trasparenza), i fogli di EVA (etilene vinil acetato, una plastica copolimerica che ingiallisce) e di Tedlar (film di polivinilfluoruro caratterizzato da proprietà chimiche, elettriche e di resistenza meccanica, barriera ai raggi UV e resistenza all invecchiamento atmosferico). Di un modulo fotovoltaico possono essere recuperati il vetro di protezione, le celle in silicio, la cornice in alluminio estruso e il rame dei cavi solari, attestanti complessivamente circa il 95% del peso di un dispositivo commerciale. Anche i convertitori DC/AC (gli inverter) sono macchinari complessi e ricchi di materiali pregiati per componentistica elettronica: costituiscono il secondo elemento di un impianto fotovoltaico che in fase di smaltimento dovrà essere debitamente disassemblato. Tutti i cavi in rame, così come tutto il metallo delle strutture di sostegno, potranno essere recuperati, previa separazione delle guaine di protezione e di altri materiali plastici di contaminazione non idonei al riprocessamento dei metalli. Procedure di smaltimento dei moduli fotovoltaici Per quanto riguarda lo smaltimento dei pannelli fotovoltaici montati sulle strutture fuori terra, l obiettivo futuro è quello di riciclare pressoché totalmente i materiali impiegati. Le operazioni consisteranno nello smontaggio dei moduli e nell invio degli stessi alle piattaforme predisposte dai costruttori. Le operazioni di recupero, a partire dalla fornitura dei materiali di imballaggio più appropriati a opera del produttore e dal ritiro dei moduli da smaltire, prevedono il disassemblaggio della struttura dei moduli fotovoltaici, il recupero dei terminali e delle junction box, delle cornici di alluminio. Nei centri di produzione i moduli vengono posti in tramogge e caricati in una frantumatrice, per la separazione dei componenti. Durante uno o più processi, i moduli sono così frantumati, prima in grosse parti, poi nel corso di successivi passaggi, ridotti in schegge di dimensioni sufficientemente ridotte (4-5mm) per garantire la rottura del vincolo creato dalla procedura di laminazione. Il materiale vetroso viene separato dal laminato mediante un vibro-setaccio; poi viene sottoposto a risciacquatura per la rimozione di residui e imballato per essere riciclato. Il recupero del materiale costituente i wafer (lame di silicio monocri- 16/2011 supplemento a L Informatore Agrario 11

4 APPROFONDIMENTO Associazione PV Cycle L associazione europea per il ritiro e riciclaggio volontario di pannelli fotovoltaici PV Cycle ( con sede a Bruxelles, è stata fondata nel 2007 dall industria manifatturiera fotovoltaica e rappresenta oggi circa il 90% del mercato fotovoltaico europeo. In 148 tra i principali produttori, importatori, rivenditori e 24 tra associazioni di categoria e centri di ricerca, attraverso PV Cycle, cercano di introdurre una gestione complessiva dei rifiuti e una politica di ritiro e riciclaggio volontario di moduli fotovoltaici. Il consorzio europeo ha come obiettivo quello di sviluppare un programma volontario di recupero e riciclaggio dei rifiuti di pannelli fotovoltaici giunti al termine del loro ciclo di vita. Un passaggio importante del programma volontario è stato fatto lo scorso anno, quando gli associati hanno firmato una dichiarazione congiunta, dandosi l obiettivo ambizioso di raccogliere almeno il 65% dei moduli fotovoltaici installati in Europa dal 1990 e riciclare l 85% dei materiali, con l istituzione di gruppi di lavoro per l elaborazione di regolamenti e progetti di ricerca per una corretta ed efficace gestione degli impianti fotovoltaici. Il programma, finanziato dalle società aderenti all accordo volontario, e la realizzazione degli obiettivi prefissati dall associazione sono monitorati da un organismo indipendente composto da rappresentanti del Parlamento europeo. Le attività di riciclaggio di PV Cycle sono partite in Germania nel maggio 2009 con lo smaltimento dei pannelli fotovoltaici di Chevetogne, primo impianto in Europa non operativo dal 2003 per moduli al termine del loro ciclo di vita, svoltosi in collaborazione con partner della provincia di Chevetogne e l azienda di installazione elettrica Nizet. La raccolta di PV Cycle si articola oggi in modalità operative che dipendono dalla distanza del più vicino punto di raccolta dal sito di dismissione e dal quantitativo di moduli prodotti dal disassemblaggio degli impianti. La fase di avvio della campagna ha consentito di collezionare, alla fine di giugno 2010, 78,5 tonnellate di moduli (1 MW di moduli fotovoltaici corrisponde indicativamente a 75 t di materiali). I punti di raccolta registrati PV Cycle in Europa sono numerosi: 71 in Germania, 57 in Italia, 39 in Francia, 11 in Spagna, diversificati per la raccolta di dispositivi fotovoltaici con tecnologia del silicio e tecnologie dei film sottili, costituiscono la chiave di successo dell iniziativa e attendono di riempire i raccoglitori predisposti con l arrivo di moduli a fine ciclo produttivo provenienti dai più vecchi impianti europei. Dovranno tuttavia attendere ancora: il numero delle installazioni giunte a obsolescenza tecnica è ancora modesto. La chiave dello sviluppo futuro del fotovoltaico sta nell integrazione del riciclaggio dei materiali con la costruzione dei nuovi pannelli. Fonte: Solar Power Plant Serpa stallino che costituiscono le celle fotovoltaiche) è pressoché integrale e le quantità di polimero di rivestimento delle celle che saranno conferite in discarica autorizzata risultano modeste. Costi di smaltimento I costi stimati a preventivo per lo smantellamento di un impianto fotovoltaico e lo smaltimento dei materiali di risulta inclusa la risistemazione del suolo all originaria destinazione d uso, solitamente agricola, sono tipicamente nell ordine di euro/mw di impianto. Si può ipotizzare che tale importo si riduca notevolmente nel medio termine in relazione alla standardizzazione delle procedure di ritiro e riciclaggio di componenti fotovoltaici che i principali produttori di tecnologie stanno volontariamente definendo su scala internazionale. Attualmente il valore dell alluminio si attesta intorno ai euro/tonnellata, al pari dei materiali ferrosi, il cui valore si aggira attorno ai 130 euro/tonnellata. I cavi in rame, opportunamente scoperti, sono commercialmente valorizzati euro/tonnellata, ridotti a circa euro/tonnellata nel caso siano ancora ricoperti da guaina isolante. Per quanto attiene al conferimento in discarica autorizzata di manufatti in cemento armato e mattoni, il costo di smaltimento è stimato di circa 7 euro/tonnellata. È auspicabile, quindi, che gli oneri per il disassemblaggio, la separazione, lo smaltimento dei materiali derivanti dalla dismissione di un qualsivoglia impianto fotovoltaico, siano sostanzialmente coperti dai ricavi di vendita di alluminio e acciaio di cornici e carpenterie metalliche e dei principali materiali ferrosi dei moduli solari. Programmi di riciclaggio La maggior parte dei produttori europei del settore fotovoltaico sono tedeschi e la Germania è attualmente il principale mercato mondiale delle tecnologie fotovoltaiche. Per leadership, la Germania è anche il primo Paese europeo a trovarsi grandi volumi di moduli fotovoltaici che hanno già raggiunto la fine della loro vita operativa, introducendo così il problema dello smaltimento dei primi impianti so- 12 supplemento a L Informatore Agrario 16/2011

5 Recupero di materie prime dai rifiuti di silicio residui delle lavorazioni di taglio dei blocchi e dei wafer eliminati dai controlli di qualità del ciclo produttivo. Fonte: Solarworld-Italia lari tecnologicamente obsoleti. Il volume di produzione e distribuzione di moduli solari ci ricorda, inoltre, che la Germania sarà il primo Paese a sviluppare i servizi dedicati al recupero del materiale fotovoltaico. In Europa, il secondo posto in termini di capacità installata, è detenuto dall Italia, seguita da Spagna, Repubblica Ceca, Francia, Belgio e Grecia (Market outlook 2010, Epia). I pannelli fotovoltaici contengono materiali di alto valore recuperabili con indubbi vantaggi economici utili al contenimento dei costi generali di sistema. La carenza degli stessi materiali, primo tra tutti il silicio, può invece condizionare la crescita del settore fotovoltaico e aumentarne i prezzi. È già chiaro, quindi, che lo sviluppo del mercato fotovoltaico debba passare per un sistema di riciclaggio in grado di trattare una vasta gamma di prodotti diversi. La chiave dello sviluppo futuro sta nell integrazione del riciclaggio nei nuovi prodotti, come nell utilizzo di moduli senza cornice che hanno eliminato il telaio in alluminio a vantaggio della diminuzione complessiva dei materiali e della semplificazione del riciclaggio successiva alla dismissione degli impianti. Il riciclaggio dei moduli fotovoltaici è già economicamente e tecnicamente fattibile: a oggi non sono molte le aziende che riciclano, ma i volumi di moduli da trattare, data la lenta obsolescenza che si sta manifestando per i più antichi impianti fotovoltaici installati, sono tali da consentire l avviamento delle prime campagne di riciclaggio. Due esempi concreti Attualmente esistono due processi nel mercato gestiti su scala reale: il processo di trattamento di First Solar, utilizzato per i moduli in tellururo di cadmio (CdTe, moduli a film sottile, vedi Supplemento Energia Rinnovabile su L Informatore Agrario n. 9/2010 a pag. 33) e il processo di trattamento di Deutsche Solar, sfruttato principalmente per i moduli in silicio cristallino. Pannelli a film sottile. Nel processo sviluppato per il riciclaggio dei moduli in tellururo di cadmio, pannelli a film sottile, il produttore First Solar gestisce la logistica di raccolta dei moduli fotovoltaici a fine vita e fornisce imballaggio e trasporto verso un centro di riciclaggio predefinito. Inoltre, finanzia sia la raccolta sia il programma di riciclaggio, fissando una quota del prezzo di approvvigionamento di nuovi dispositivi destinata a finanziare il programma di recupero. Il processo First Solar può recuperare il 90% del vetro per l utilizzo in nuovi prodotti e il 95% dei materiali semiconduttori per l impiego in nuovi panelli. Il recupero di tellurio è di circa l 80% e può essere venduto con buona classe commerciale. Moduli di silicio cristallino. Per le tecnologie del silicio cristallino, Deutsche Solar ha invece presentato un impianto di riciclaggio pilota nel 2003 nel quale i pannelli raccolti sono portati a 600 C per la separazione dei componenti in plastica. I restanti materiali, come le celle fotovoltaiche, il vetro e i metalli sono separati manualmente per essere processati e impiegati nuovamente come materiali per nuovi cicli di produzione. I nuovi wafer sono elettricamente della stessa qualità dei precedenti, mantenendo l elevata purezza richiesta dalle applicazioni fotovoltaiche. Il riciclaggio, nelle condizioni di mercato attuali, appare conveniente: il processo può recuperare e adoperare nei nuovi panelli oltre l 84%, in peso, dei moduli fotovoltaici in disuso, il 90% del vetro e il 95% dei materiali semiconduttori, con una percentuale di successo del processo termico che recupera, intatte, il 98% delle celle. Le celle fessurate o frantumate, non riciclabili come wafer integro, possono essere impiegate per ottenere silicio come materia prima. Stefano Notarnicola Ambiente Italia Progetti, Roma Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivete a: redazione@informatoreagrario.it 16/2011 supplemento a L Informatore Agrario 13