L'energia incorporata si riferisce a tutta l'energia spesa nella fabbricazione e nella consegna di una merce. Il tempo di ritorno dell'energia incorporata è la quantità di tempo necessaria alla capacità di generazione per generare la stessa quantità di energia utilizzabile che è stata utilizzata per crearla.
In Australia, il tempo di recupero energetico di un pannello solare può essere molto inferiore a un anno, mentre la durata di un impianto solare completo sul tetto può essere inferiore a due anni.
Per garantire un guadagno energetico netto, è necessario considerare l'energia incorporata nelle tecnologie per le energie rinnovabili. Affinché una cella solare abbia successo, l'energia incorporata deve essere inferiore alla sua produzione energetica totale.
Per assemblare una cella solare sono necessarie molte fasi di lavorazione e l'energia incorporata dovrebbe essere ridotta al minimo. Le sezioni seguenti spiegano alcune delle fasi più significative dell'energia incorporata nelle celle solari al silicio.
Lavorazione del silicio
Per produrre silicio di grado metallurgico, si utilizza la riduzione carbotermica della sabbia di quarzo (biossido di silicio). Questo metodo utilizza 20 kWh per chilogrammo di silicio di grado metallurgico prodotto.
Il silicio di grado metallurgico deve quindi essere raffinato in silicio di grado elettronico tramite una reazione con acido cloridrico a 300 °C, seguita da un processo con gas idrogeno a 1100 °C. Questo metodo utilizza 100 kWh di silicio di grado elettronico per chilogrammo.
Questo silicio viene quindi fuso e cristallizzato a 1400 °C, richiedendo 290 kWh/kg di silicio monocristallino. Questo tipo di silicio è adatto all'uso nelle celle solari. Tenendo conto delle perdite di materiale in ogni fase, questi processi incorporano 460 kWh di energia in ogni kg di silicio monocristallino.
Produzione di celle solari
Una sega a fili multipli viene utilizzata per dividere un singolo cristallo di silicio in wafer, con una conseguente perdita di polvere pari al 40-50%. Successivamente, vengono eseguiti una serie di processi di diffusione, ossidazione, deposizione e ricottura ad alta temperatura.
Ciò aumenta l'energia immagazzinata nella cella solare di 120 kWh/m2.
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Assemblaggio del modulo
Il modulo è quindi costituito da un pannello frontale in vetro, un incapsulante, una cella solare, un nastro di rame, un rivestimento posteriore in lamina e un canale in alluminio. Durante l'assemblaggio, si introduce un'energia incorporata pari a 190 kWh/m2 .
Struttura di supporto
Successivamente, il modulo viene solitamente installato in un campo o su un tetto. In un'installazione a terra, il modulo deve essere sostenuto da una struttura in cemento armato e acciaio. La costruzione e i componenti aumentano l'energia incorporata di 500 kWh/m2 . I tetti, essendo già dotati di un sistema di supporto, riducono l'energia a 200 kWh/m2.
