L’istituto francese per l’energia solare INES ha sviluppato nuovi moduli fotovoltaici con materiali termoplastici e fibre naturali provenienti dall’Europa, come lino e basalto.Gli scienziati mirano a ridurre l’impronta ambientale e il peso dei pannelli solari, migliorando al tempo stesso il riciclaggio.
Un pannello di vetro riciclato sul davanti e un tessuto composito di lino sul retro
Immagine: GD
Dalla rivista pv Francia
I ricercatori dell'Istituto nazionale per l'energia solare (INES) francese – una divisione della Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica (CEA) – stanno sviluppando moduli solari con nuovi materiali a base biologica nei lati anteriore e posteriore.
"Poiché l'impronta di carbonio e l'analisi del ciclo di vita sono ormai diventati criteri essenziali nella scelta dei pannelli fotovoltaici, l'approvvigionamento dei materiali diventerà un elemento cruciale in Europa nei prossimi anni", ha affermato Anis Fouini, direttore del CEA-INES. , in un'intervista alla rivista pv France.
Aude Derrier, coordinatrice del progetto di ricerca, ha affermato che i suoi colleghi hanno esaminato i vari materiali già esistenti, per trovarne uno che possa consentire ai produttori di moduli di produrre pannelli che migliorino prestazioni, durata e costi, riducendo al contempo l'impatto ambientale.Il primo dimostratore è costituito da celle solari a eterogiunzione (HTJ) integrate in un materiale completamente composito.
"Il lato anteriore è costituito da un polimero riempito con fibra di vetro, che garantisce trasparenza", ha affermato Derrier."La parte posteriore è realizzata in composito a base termoplastica in cui è stata integrata una tessitura di due fibre, lino e basalto, che fornirà resistenza meccanica, ma anche una migliore resistenza all'umidità."
Il lino proviene dal nord della Francia, dove è già presente l'intero ecosistema industriale.Il basalto proviene da altre parti d'Europa ed è tessuto da un partner industriale di INES.Ciò ha ridotto l'impronta di carbonio di 75 grammi di CO2 per watt, rispetto a un modulo di riferimento della stessa potenza.Anche il peso è stato ottimizzato ed è inferiore a 5 chilogrammi al metro quadrato.
"Questo modulo è destinato al fotovoltaico sui tetti e all'integrazione degli edifici", ha affermato Derrier.“Il vantaggio è che è naturalmente di colore nero, senza la necessità di un backsheet.In termini di riciclaggio, grazie ai materiali termoplastici, che possono essere rifusi, anche la separazione degli strati è tecnicamente più semplice”.
Il modulo può essere realizzato senza adattare i processi attuali.Derrier ha affermato che l’idea è quella di trasferire la tecnologia ai produttori, senza investimenti aggiuntivi.
“L’unico imperativo è avere congelatori per conservare il materiale e non avviare il processo di reticolazione della resina, ma la maggior parte dei produttori oggi utilizza il prepreg e è già attrezzata per questo”, ha affermato.
“Abbiamo lavorato sulla seconda vita del vetro e sviluppato un modulo composto da vetro riutilizzato da 2,8 mm proveniente da un vecchio modulo”, ha affermato Derrier.“Abbiamo utilizzato anche un incapsulante termoplastico che non necessita di reticolazione, che sarà quindi facile da riciclare, e un composito termoplastico con fibra di lino per la resistenza”.
La parte posteriore del modulo, priva di basalto, ha un colore lino naturale, che potrebbe essere esteticamente interessante per gli architetti, ad esempio in termini di integrazione nella facciata.Inoltre, lo strumento di calcolo INES ha mostrato una riduzione del 10% dell’impronta di carbonio.
“Ora è imperativo mettere in discussione le catene di approvvigionamento del fotovoltaico”, ha affermato Jouini.“Con l'aiuto della regione Rodano-Alpi, nel quadro del Piano di sviluppo internazionale, siamo quindi andati alla ricerca di attori esterni al settore solare per trovare nuovi materiali termoplastici e nuove fibre.Abbiamo pensato anche all’attuale processo di laminazione, che richiede molta energia”.
Tra la fase di pressurizzazione, pressatura e raffreddamento, la laminazione dura solitamente dai 30 ai 35 minuti, con una temperatura di esercizio compresa tra 150 C e 160 C circa.
“Ma per i moduli che incorporano sempre più materiali eco-progettati, è necessario trasformare la termoplastica a una temperatura compresa tra 200°C e 250°C, sapendo che la tecnologia HTJ è sensibile al calore e non deve superare i 200°C”, ha affermato Derrier.
L'istituto di ricerca sta collaborando con Roctool, specialista francese della termocompressione a induzione, per ridurre i tempi di ciclo e realizzare forme in base alle esigenze dei clienti.Insieme hanno sviluppato un modulo con una faccia posteriore in composito termoplastico di tipo polipropilene, a cui sono state integrate fibre di carbonio riciclate.La parte anteriore è realizzata in materiale termoplastico e fibra di vetro.
"Il processo di termocompressione a induzione di Roctool consente di riscaldare rapidamente le due piastre anteriore e posteriore, senza dover raggiungere i 200 C al centro delle celle HTJ", ha affermato Derrier.
L'azienda sostiene che l'investimento è inferiore e che il processo potrebbe raggiungere un tempo di ciclo di pochi minuti, consumando meno energia.La tecnologia è rivolta ai produttori di compositi, per dare loro la possibilità di produrre parti di diverse forme e dimensioni, integrando materiali più leggeri e durevoli.
Orario di pubblicazione: 24 giugno 2022