Emissioni zero entro il 2050: lo scontro tra ambizioni e realtà industriale

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EPA-EFE/LINDSEY PARNABY

Ha destato molto interesse da parte degli organi di informazione la recente pubblicazione del piano di decarbonizzazione: “Net Zero by 2050 A Roadmap for the Global Energy Sector” dell’Agenzia Internazionale dell’Energia, International Energy Agency (IEA).

Questo è una buona notizia perché fino ad ora la posizione della IEA prevedeva la decarbonizzazione al 2070, come volevano i produttori di energia fossile.

Ci sono peraltro altri autorevoli piani per la decarbonizzazione, molto più ambiziosi, cito per esempio il noto studio fatto dal Professor Mark Jacobson della Stanford University pubblicato nel 2019.

Purtroppo queste ambizioni si scontrano con la dura realtà ovvero richiedono per la messa in pratica uno sforzo industriale senza precedenti; molto probabilmente irrealizzabile nei tempi richiesti.  Vediamo perché.

Partiamo dal sopracitato scenario della IEA, quello meno ambizioso per le energie rinnovabili, il quale richiede che dal 2030 dobbiamo installare globalmente ogni anno almeno 630 gigawatt, (miliardi di watt – GW) di pannelli fotovoltaici nel mondo.  Cos’è un gigawatt?  È la potenza espressa da duemila automobili di grossa cilindrata, o da circa 1,3 milioni di cavalli (quelli a quattro zampe) oppure la potenza delle turbine di quattro jumbo jet.

Teniamo presente che nel 2020 sono stati installati circa 115 GW di pannelli fotovoltaici e la capacità produttiva annuale nel 2021 è stimata in circa 140 GW.  Nel 2010 era inferiore a 20 GW.  Oltre l’85% dei pannelli fotovoltaici sono prodotti in Cina o da aziende cinesi che hanno impianti all’estero.  Per arrivare a questi livelli di produzione ci sono voluti circa 20 anni e la prodigiosa capacità cinese di creare rapidamente grande capacità produttiva.

Se il mondo si adegua allo scenario della IEA nei prossimi 9 anni (praticamente 8 perché ormai il 2022 è alle porte in termini industriali e di pianificazione della produzione) la produzione mondiale fotovoltaica deve crescere di circa 490 GW (630-140) ovvero deve crescere di quasi 4 volte.

Cosa comporta questo?  Vediamo sotto la filiera tipica di produzione di un pannello fotovoltaico del tipo che oggi domina il 95% del mercato (tecnologia a base di substrato di silicio cristallino).

Le materie prime, con le tecnologie attuali non sono un problema – sono materiali comuni e non tossici – vetro, alluminio, silicio, argento, rame, ferro e polimeri.

Il problema è la sfida industriale; ovvero quasi quadruplicare le linee di produzione di tutti i componenti della filiera evidenziata sopra.  È qui che il diavolo si annida nei dettagli.

Un pannello fotovoltaico costruttivamente è abbastanza semplice – si tratta di un involucro di vetro e polimeri che protegge dagli eventi atmosferici le delicate celle fotovoltaiche dello spessore di circa un quinto di millimetro, il tutto protetto ai bordi, ma non sempre, da una cornice di alluminio.

Le cose si complicano se ci spostiamo a monte della filiera produttiva (andando verso sinistra nell’illustrazione sopra).  La produzione di celle e wafer è assai più complessa; vanno prodotti in ambiente pulito (camere bianche), richiedono macchinari complessi prodotti da poche aziende al mondo.  Avviare una nuova linea di produzione di celle e wafer richiede almeno 12-18 mesi.  In tempi normali.  Qui il problema delle forniture dei forni e altri macchinari speciali, se gli ordini aumentano repentinamente, diventa ancora più serio per la scarsa disponibilità.

Il problema principale però sta molto in alto nella filiera, ovvero nella produzione del silicio iperpuro detto silicio policristallino, che è il materiale chiave di tutta la filiera.  Un settore quasi sconosciuto.

Realizzare un impianto nuovo della dimensione richiesta oggi richiede investimenti colossali (miliardi di euro) e tempi lunghissimi (circa 4 anni).  Conosco bene le problematiche avendo lavorato per anni per una società statunitense, tra le poche ad avere questo know-how, realizzando impianti per la produzione di silicio policristallino in Cina e Corea.

Oggi la produzione mondiale di silicio policristallino è di circa 420.000 tonnellate l’anno.  Per produrre i 690 GW / anno che chiede IEA nel 2030 ci vorranno circa 2 milioni di tonnellate di polisilicio / anno.  Solo questo richiederebbe capacità produttiva per altri 1,6 milioni di tonnellate / anno.  Le società attive in questo settore sono pochissime.  Difficile che ne nascano di nuove perché il know-how per la produzione di questo materiale è gelosamente custodito dalle aziende del settore, richiede enormi investimenti e i rischi sono elevati.

A costi europei questo richiederebbe un investimento di circa 160 miliardi di euro e, realisticamente, almeno 15 anni (siamo molto ottimisti) perché semplicemente manca la possibilità di realizzare i macchinari e i componenti richiesti in questi volumi.  Manca soprattutto il personale specializzato per progettare, realizzare, e far marciare questi impianti estremamente complessi.

Mi sono limitato a usare le proiezioni IEA che prevedono solo 690 GW / anno di fotovoltaico dal 2030.  Se vogliamo stare entro 1,5 gradi centigradi senza fare voli pindarici (catturare il CO2 e metterlo sottoterra come pensa IEA) ci vogliono ben più di 690 GW / anno di fotovoltaico.  Forse 2,000 GW / anno non bastano.  La dimensione della sfida sfugge quasi alla comprensione.

Ma purtroppo come già visto, anche con le modeste proiezioni di IEA per l’impegno delle rinnovabili, questo non è possibile senza giganteschi sforzi governativi che in passato si sono solo visti in periodo di guerra.  Qualcuno ha aspettato troppo senza capirne le conseguenze.

Michele A. Bina lavora nel campo delle energie rinnovabili da oltre 20 anni. Ha ricoperto ruoli di rilievo in molte parti della catena del valore nel settore fotovoltaico in Asia, Stati Uniti e Europa.  Oggi è senior consultant dell’Agenzia Internazionale dell’Energia Rinnovabile (IRENA).