Team R&S SoliTek – Innovazioni Solari Supportate dalla Scienza

Informazioni sul progetto:

QUASAR si concentra sul miglioramento dell'eco-efficienza della catena di fornitura di fine vita del fotovoltaico (FV). 4 Il progetto sviluppa un approccio sistematico per la raccolta, la selezione, la riparazione e il riciclo dei moduli FV utilizzando la logistica inversa, strumenti decisionali basati sull'intelligenza artificiale (IA) e gemelli digitali (digital twins). L'obiettivo è aumentare i tassi di riciclo e abilitare sistemi a ciclo chiuso per i materiali FV.

Ruolo di SoliTek:

• Ricerca e test di metodi di disassemblaggio e riciclo per laminati FV vetro-vetro con incapsulamento alternativo.

• Implementazione di sensori intelligenti per il monitoraggio dello stato di salute (state-of-health) dei moduli FV.

• Sviluppo e dimostrazione di moduli FV privi di incapsulante.

• Disassemblaggio e riciclo di laminati con incapsulamento in silicone.

  
  

Informazioni sul progetto:

RETRIEVE si concentra sulla reintegrazione dei materiali provenienti dai pannelli solari a fine vita (EoL) nel processo di produzione come componenti di alto valore.3 Il progetto unisce partner dell'industria FV e tecnologie di riciclo avanzate per migliorare la circolarità. Valorizzando i materiali recuperati in modo che soddisfino gli attuali standard di qualità, RETRIEVE ne supporta la reintroduzione nella catena del valore FV.

Ruolo di SoliTek:

• Testare e integrare quote maggiori di materiali riciclati nella produzione di moduli FV.

• Migliorare la tracciabilità dei materiali per supportare lo sviluppo di prodotti circolari.

• Valutare i componenti riciclati nella linea di produzione di SoliTek (240 MW), consentendo prove di produzione reali e valutazioni della qualità.

• Utilizzare la produzione circolare come vantaggio strategico per l'espansione nel mercato UE, dove la bassa impronta di CO₂ e la circolarità sono requisiti chiave.

Informazioni sul progetto:

EVERPV sviluppa e ottimizza tecnologie avanzate di delaminazione per separare i pannelli solari a fine vita (EoL) nei loro materiali principali.4 Il progetto si concentra su due metodi – la rettifica dal retro e il riscaldamento a infrarossi – per recuperare in modo efficiente argento, vetro e polimeri. Questi materiali recuperati saranno testati per il riutilizzo nell'industria solare e in altre catene del valore industriali.

Ruolo di SoliTek:

• Ottimizzazione dei processi di produzione per integrare materiali FV riciclati.

• Dimostrazione di moduli FV realizzati con componenti recuperati.

• Garantire che i moduli con materiale riciclato raggiungano prestazioni paragonabili ai moduli commerciali standard.

Informazioni sul progetto:

CIRCMAN 5.0 integra i principi dell'economia circolare con le tecnologie di Industria 5.0 per abilitare catene del valore a ciclo chiuso nel settore fotovoltaico (FV). Il progetto si concentra sulla gestione sostenibile dei pannelli FV a fine vita (EoL), sul recupero delle risorse e sugli strumenti digitali che supportano la produzione circolare e cicli di vita del prodotto trasparenti.

Ruolo di SoliTek:

• Sviluppo di linee guida di ecodesign per migliorare la riciclabilità e la facilità di disassemblaggio.

• Utilizzo di strumenti di progettazione basati su IA (Intelligenza Artificiale) e metodi LCA per ridurre l'impatto ambientale.

• Implementazione di Passaporti Digitali di Prodotto per la tracciabilità e la gestione circolare dei materiali.

• Dimostrazione di pratiche di produzione circolare attraverso i processi interni di riciclo e produzione di SoliTek.

Modello di Economia Circolare per il Fotovoltaico

Nell'ambito di un progetto internazionale finanziato da Horizon 2020, insieme ai nostri partner, abbiamo prodotto le prime celle solari realizzate con materiali riciclati e ne abbiamo misurato i parametri e la qualità. Non è stato osservato alcun deterioramento significativo della qualità delle nuove celle che utilizzavano materiali riciclati.

Il progetto CABRISS ha coinvolto 16 partner: 11 aziende e 5 istituti di ricerca di vari paesi. L'obiettivo del progetto era purificare i rifiuti generati durante la produzione dei moduli – frammenti di silicio e celle solari – per ricavarne nuovi wafer di silicio.

Lo sviluppo della tecnologia di riciclo di celle e moduli solari è stato agevolato e realizzato da Loser Chemie in Germania, CEA-INES, l'istituto nazionale francese per l'energia solare, e SINTEF, un'organizzazione di ricerca indipendente in Norvegia. Essi stimano il costo di lavorazione tra 75 e 100 € per tonnellata.

Oltre il 95% dei rifiuti era costituito da materiali riciclati di celle solari: vetro, metalli, semiconduttori, polimeri. Estrarre i materiali non è facile, poiché i moduli solari sono costruiti per durare 30 anni o più in difficili condizioni esterne. Pertanto, lo smontaggio del modulo e la separazione degli strati strettamente laminati è stata la maggiore sfida tecnologica.

Insieme ai suoi partner, SoliTek è stata una delle prime in Europa a testare il modello di economia circolare nel settore della produzione solare. I metodi sviluppati e testati hanno portato a un prodotto più ecologico con una minore impronta di gas serra.

Collaborando con i laboratori di ricerca europei sulla tecnologia solare, abbiamo anche acquisito una vasta conoscenza sull'impatto della qualità dei materiali sulla qualità finale delle celle e dei moduli solari.

Il team R&S di SoliTek ha partecipato al progetto Eco-Solar nell'ambito di Horizon 2020. Insieme ai nostri partner, l'International Solar Research Center di Costanza (ISC-Konstanz), sono stati sviluppati e prodotti prototipi di moduli solari a doppia faccia ecologici, capaci di assorbire la luce sia dalla parte superiore che da quella inferiore. Questo tipo di modulo solare consente di generare fino al 25% in più di elettricità dalla stessa area rispetto ai moduli solari convenzionali. Le celle solari a doppia faccia sono laminate tra due lastre di vetro temperato e nella produzione viene utilizzato un legante resistente all'umidità e agli agenti chimici. La nostra ricetta di produzione garantisce che gli elementi durino¹ quasi il doppio rispetto ai moduli solari standard. Grazie alla longevità e all'efficienza degli elementi, il costo di produzione per chilowattora diminuisce, con conseguente aumento della redditività complessiva.

Contributo SoliTek R&S:

• Produzione di celle solari con modifiche di processo per risparmiare sostanze chimiche e ridurre i tempi di produzione.

• Il processo di produzione delle celle Ecosolar ha un impatto ambientale inferiore del 4% ($\text{CO}_2$ footprint) rispetto allo standard.

• In termini di prezzo, il processo Ecosolar riduce il costo di una cella solare di circa il 2%.

• I primi test sulla tecnologia bifacciale sono stati eseguiti in questo progetto. Abbiamo prodotto i primi moduli solari vetro-vetro SoliTek utilizzando celle solari con tecnologia bifacciale.

Risultati:

• Il team R&S di SoliTek, dopo il progetto, ha iniziato a utilizzare una produzione meno inquinante nel processo produttivo, in quanto sono state introdotte alcune modifiche nel processo di diffusione e di incisione superficiale.

• Un prototipo completamente nuovo del modulo bifacciale vetro-vetro, all'epoca non ancora presente sul mercato, è stato prodotto durante il progetto nel 2017; con il tempo è diventato un pannello solare comune di SoliTek.

L'efficienza delle risorse è un fattore critico di successo per lo sviluppo sostenibile dell'industria dell'energia solare. Il modello Product-Service-System (PSS), basato sulla gestione di terze parti orientata alle prestazioni, è considerato una parte importante dell'economia circolare per promuovere l'efficienza delle risorse e ridurre i rifiuti. CIRCUSOL mira a dare l'esempio per l'industria solare, dimostrando il percorso verso un modello di business PSS per contribuire alla transizione verso un'economia circolare in Europa. In collaborazione tra i consumatori e l'intera catena del valore, CIRCUSOL svilupperà due blocchi del modello PSS circolare: gestione circolare del prodotto attraverso strategie di riutilizzo/ricondizionamento/rigenerazione, completate dal riciclo, e valore aggiunto nei nuovi mercati FV "Prodotto-come-Servizio" per utenti residenziali, commerciali e per i gestori di grandi impianti FV.

Obiettivi del Progetto:

• Implementazione di modelli di business circolari basati sul modello Product-Service-System (PSS) in cinque dimostrazioni.

• Etichettatura di moduli e batterie secondarie e sviluppo di protocolli di certificazione.

• Sviluppo di un modello di business per la progettazione tecnica circolare dei moduli solari.

• Validazione di metodologie e strumenti di innovazione per il modello di economia circolare sistemica nel mondo degli affari e accademico.

• Raccomandazioni politiche. Una nuova piattaforma ICT per la generazione, l'hosting, l'analisi e la condivisione dei dati lungo l'intera catena del valore.

Contributo SoliTek R&S:

• Analisi dei problemi del telaio del modulo FV e del design tecnico del prodotto.

• Contributo allo sviluppo di standard per il riutilizzo del modulo FV.

• Sviluppo di un modello di business nel campo dei moduli FV secondari.

Risultati:

• Rapporto sulle carenze del design del telaio del modulo FV e possibili modifiche per il miglioramento del telaio.

• Abbiamo pubblicato due articoli scientifici.

• Produzione di mini-moduli con nastri privi di piombo (strisce di contatto che collegano le celle solari), backsheet privi di fluoruro, tag NFC laminati e tag RFID incollati dall'esterno.

• Un modello di business pronto per il riciclo dei moduli solari.

Il consorzio di questo progetto è composto da 26 partner che rappresentano diverse industrie e istituti di ricerca. I coordinatori del progetto sono due aziende lituane – SoliTek e Protech – che garantiscono un lavoro fluido durante il progetto.

L'obiettivo del progetto è ridurre il costo dell'energia armonizzata (LCOE) dal 26% al 37%. Questo obiettivo sarà perseguito in tre diverse aree: design e innovazione dei moduli solari, elettronica di potenza e strumenti digitali integrati.

Innovazioni nei Moduli Solari:

• Sulla superficie vengono spruzzate nanoparticelle che hanno proprietà antiriflesso e antisporco. Questa innovazione dovrebbe aumentare la produzione di energia incrementando la quantità di luce assorbita dai moduli e riducendo la polvere superficiale.

• Il vetro posteriore del modulo solare è dotato di vernice bianca negli spazi tra le celle, grazie alla quale una maggiore quantità di luce trasmessa, che normalmente non verrebbe assorbita, viene riflessa sulla superficie attiva del modulo.

• Al posto delle scatole di giunzione, singoli diodi sono incorporati nel laminato del modulo stesso. Ciò riduce la quantità di materie prime necessarie per la produzione e aumenta l'assorbimento della luce sul lato posteriore grazie all'area coperta più piccola.

• Vengono inoltre sviluppati strumenti di riciclo e testati in laboratorio metodi per il riciclo di vari tipi di moduli, come le celle solari flessibili CIGS o i moduli convenzionali in silicio cristallino che non utilizzano polimeri per la laminazione, ma gas.

Innovazioni nell'Elettronica di Potenza:

• Il settore dell'elettronica di potenza sta evolvendo dispositivi elettronici come i micro-inverter che testano altri semiconduttori, come il nitruro di gallio. Vengono inoltre testati vari ottimizzatori o Smart Box dotati di funzioni di spegnimento rapido (Rapid Shutdown) che garantiscono la sicurezza contro incendi o altri rischi. Si prevede che questa elettronica avanzata aumenti anche l'efficienza dell'energia trasmessa dall'impianto solare.

Innovazioni negli Strumenti Digitali:

• Nel campo degli strumenti digitali, i partner stanno sviluppando innovazioni come una piattaforma digitale che sarà in grado di modellare e simulare un impianto solare per creare la versione più efficiente e calcolare il costo esatto di installazione.

• Molta attenzione è dedicata anche allo sviluppo e all'addestramento del Gemello Digitale (Digital Twin), che sarà in grado di prevedere la curva di generazione dell'impianto solare utilizzando le informazioni raccolte dai sensori degli impianti solari del progetto.

Durata e Contributo SoliTek:

• Durata del progetto: Giugno 2018 a Novembre 2022.

• Il team R&S di SoliTek sviluppa e gestisce innovazioni e impianti dimostrativi, coordina e testa moduli solari con innovazioni e raccoglie informazioni per i partner del progetto, che utilizzano tali dati per analizzare i risultati e sviluppare strumenti digitali.

• Durante il progetto, le innovazioni delle tecnologie dei moduli solari degli ultimi anni saranno testate in condizioni equivalenti e le migliori saranno facilmente trasferite alla produzione di massa dei moduli solari.

Il progetto è stato attuato con la partecipazione dell'Agenzia per la Scienza, l'Innovazione e la Tecnologia (MITA) nel periodo 2014-2021, nell'ambito del Programma del Meccanismo Finanziario Norvegese "Sviluppo Aziendale, Innovazione e PMI", che finanzia l'attuazione di idee di innovazione verde.

Il mercato dell'elettricità rinnovabile e dei veicoli elettrici è in costante crescita e richiede soluzioni convenienti e innovative. La necessità è aumentata e rafforzata dagli standard ambientali più severi e dalle misure di trasformazione verde attuate dallo Stato. Il progetto R&S di SoliTek mira a semplificare la vita quotidiana dei veicoli elettrici: la soluzione in fase di sviluppo consentirà loro di essere caricati in modo autonomo e conveniente.

Le soluzioni innovative in fase di sviluppo mirano a contribuire a un uso e sviluppo più efficiente delle tecnologie per l'elettricità rinnovabile. Si prevede di sviluppare quattro prototipi (prototipo di modulo fotovoltaico leggero, prototipo di impianto fotovoltaico pieghevole leggero, prototipo di stazione di ricarica mobile per veicoli elettrici, prototipo di stazione/padiglione per autobus autonomo di prossima generazione) e di testarli in condizioni reali. Si cercheranno anche soluzioni per il riciclo dei prodotti a fine vita.

• Durata del progetto: 07 luglio 2021 al 30 aprile 2024

• Obiettivi e Scopi del Progetto:

  • Sviluppare un prodotto valido e di alta qualità durante l'attuazione del progetto ed esplorare le possibilità del loro riciclo al termine della loro vita utile.

  • Creazione, implementazione e sviluppo di tecnologie innovative per la generazione e lo stoccaggio di energia.

  • Contribuire a un uso più efficiente dell'elettricità rinnovabile nei settori del trasporto pubblico e privato, sviluppando energia verde e riducendo le emissioni di gas serra (GHG).

Responsabilità di SoliTek:

• Sviluppo di un layout e di un prototipo di stazione di ricarica mobile per auto elettriche. La funzione del dispositivo è quella di caricare il veicolo elettrico nel più breve tempo possibile con l'elettricità immagazzinata nel serbatoio a batteria integrato.

• Sviluppo di un modello e di un prototipo di fermata (padiglione) per autobus autonomo.

• Coordinamento del progetto.

Il mercato dell'elettricità rinnovabile e dei veicoli elettrici è in costante crescita e la necessità di nuove soluzioni sta aumentando a causa degli standard ambientali più rigorosi e delle politiche pubbliche sull'energia pulita.

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Moduli a basso costo e ad alte prestazioni con profili ambientali eccellenti per un'industria manifatturiera FV europea competitiva.

Il progetto HighLite mira a migliorare sostanzialmente la competitività dell'industria manifatturiera FV dell'UE sviluppando soluzioni di produzione basate sulla conoscenza per moduli a basso costo e ad alte prestazioni con profili ambientali eccellenti. Il progetto si concentrerà sul portare due tecnologie concorrenti a livelli di prontezza tecnologica elevati (TRL 6-7), sfruttando la forza e l'esperienza uniche di istituti e industrie europee all'avanguardia nel campo dei dispositivi c-Si e dei contatti passivanti.

Obiettivi del Progetto:

• Dimostrare celle solari ad alta efficienza nella produzione pilota.

• Sviluppare strumenti industriali per l'assemblaggio di celle tagliate sottili (100–160 μm dopo la texturizzazione).

• Sviluppare moduli personalizzati per diverse applicazioni di generazione distribuita (edifici, auto, ecc.).

• Dimostrare costi e prestazioni migliorati rispetto ai moduli commercialmente disponibili all'avanguardia.

I Due Approcci Tecnologici:

1. Il primo si basa sull'assemblaggio a scandole (simile alle tegole del tetto con bordi sovrapposti) di celle tagliate a giunzione eterogenea al silicio (SHJ) contattate su due lati.

2. Il secondo si basa sull'assemblaggio a contatto posteriore di celle a contatto posteriore interdigitato (IBC) con contatti passivanti ad alta temperatura.

In entrambi gli approcci, il taglio delle celle in segmenti più piccoli per l'assemblaggio offre molteplici vantaggi (ad esempio, prestazioni migliorate, maggiore modularità). Per ottenere tali benefici, HighLite svilupperà e ottimizzerà soluzioni innovative sia a livello di cella che di modulo. Entrambe le tecnologie saranno adattate a diverse applicazioni (FV applicato agli edifici, FV integrato negli edifici e FV integrato nei veicoli). I moduli FV sviluppati in HighLite dimostreranno prestazioni superiori, LCOE inferiori e profili ambientali migliorati rispetto ai moduli FV disponibili in commercio.