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Abstract

PANORAMICA

Enel Green Power è un’azienda leader a livello globale per lo sviluppo e la gestione della produzione di energia da fonti rinnovabili, con una capacità installata totale di 54 GW, frutto di un portafoglio integrato composto da tecnologie eoliche, solari, idroelettriche e geotermiche.

Nel percorso che porta a raggiungere l’obiettivo del 100% di generazione rinnovabile, l’energia solare fotovoltaica (FV) sarà uno dei principali fattori che contribuiranno alla diffusione delle rinnovabili nei prossimi dieci anni, tanto che si prevede una crescita costante della capacità installata. La strategia di Enel Green Power (EGP) punta però anche allo sviluppo e all’adozione di soluzioni innovative in grado di sostenere la transizione verso un modo più sostenibile e più efficiente di generare energia elettrica sul lungo periodo.

Alcuni ricercatori prevedono che nel prossimo futuro assisteremo a un notevole aumento della quantità di rifiuti derivanti dai pannelli FV. Alle fine del 2017 la capacità solare installata in tutto il mondo aveva sfiorato i 400 GW, ma è una cifra destinata almeno a decuplicarsi, fino a raggiungere i 4.500 GW entro il 2050. Se si considera un ciclo di vita medio di 25 anni per ciascun pannello, si prevede che i rifiuti generati a livello globale per via dei moduli FV raggiungeranno il 4%-14% della capacità di generazione totale entro il 2030 e che cresceranno fino a superare l’80% (circa 78 milioni di tonnellate) entro il 2050. (Md. Shahariar Chowdhury et al., Energy Strategy Reviews, Volume 27, 2020, 100431, doi.org/10.1016/j.esr.2019.100431). Sebbene la quantità di rifiuti prodotti dai pannelli FV sia destinata a crescere esponenzialmente nei prossimi decenni, e se consideriamo che attualmente viene riciclato tra l’80% e il 90% del peso dei pannelli FV, fino a questo momento non sono stati realizzati molti studi riguardo all’aumento dell’efficienza dei relativi processi di riciclo.

La crescita dei rifiuti derivanti dai pannelli FV rappresenta una nuova sfida ambientale, ma anche inedite opportunità per creare valore e generare nuove entrate. Tra queste opportunità c’è anche il recupero delle materie prime e la creazione di nuove industrie associate ai pannelli solari FV a fine vita.

Nonostante alcuni materiali di alta qualità, come il vetro, possano essere recuperati con processi di riciclo standard, un riciclo ad alta efficienza dei pannelli FV può permettere di recuperare anche il silicio e i metalli, che vengono invece generalmente persi con i processi di riciclo classici. Inoltre l’Europa dipende molto dall’importazione di metalli quali materie prime essenziali, come l’indio, il fosforo o il silicio, e metalli preziosi, come l’argento o il rame. Con l’obiettivo di ridurre la quantità di rifiuti che finiscono nelle discariche e la dipendenza dell’economia europea dall’importazione delle materie prime, il riciclo dei pannelli FV rappresenta il viatico più importante, e anche più necessario, per assicurarsi materie prime dai materiali di scarto dei moduli FV, quali rifiuti di apparecchiature elettriche o elettroniche (WEEE, Waste Electrical and Electronic Equipment). Le stime dei rifiuti derivanti dal fotovoltaico segnalano l’esistenza di un enorme mercato emergente per il riciclo dei pannelli FV.

Enel Green Power è quindi alla ricerca di processi di riciclo sostenibili e innovativi per recuperare le materie prime seconde (MPS) dai moduli FV a fine vita (inclusi moduli nuovi con difetti tecnici), con l’obiettivo di aumentare i tassi di recupero e la qualità dei materiali recuperati e minimizzare la produzione di rifiuti.

 

Per domande riguardo alla challenge e alle soluzioni proposte scrivere a: EnelOpenInnovabilityChallenges@wazoku.com.

Descrizione

SCENARIO

L’energia solare è fondamentale e senza dubbio la soluzione più praticabile e conveniente per promuovere la transizione energetica e contrastare il cambiamento climatico in tutto il mondo. Nonostante gli impianti fotovoltaici (FV) siano in grado di garantire una generazione di energia con zero emissioni nell’arco del loro ciclo di vita di 25-30 anni, è fondamentale prevedere prodotti sostenibili lungo l’intero ciclo di vita. Se dal lato della produzione sono stati fatti notevoli investimenti per ridurre l’impatto ambientale, il fine vita (EoL, End-of-Life) dei dispositivi FV non è stato adeguatamente studiato.

È stato calcolato che per il 2050 il volume totale dei rifiuti futuri derivanti dai moduli FV si aggirerà intorno ai 10 milioni di tonnellate in Europa e ai 60-78 milioni di tonnellate in tutto il mondo. Attualmente, viene riciclato tra l’80% e il 90% dei rifiuti FV, mentre il rimanente 10-20%, che pure contiene materiali di alto valore, finisce nelle discariche, ossia una soluzione non accettabile, specialmente a fronte delle previsioni riguardo ai milioni di tonnellate di moduli FV che giungeranno a fine vita nell’imminente futuro.

 

BACKGROUND

Lo scenario di base del riciclo è rappresentata dalle pratiche adottate generalmente negli impianti di riciclo dei WEEE nell’Europa occidentale, che non sono dotati di tecnologie specializzate per il riciclo dei moduli FV. In questo contesto si inizia con lo smontaggio delle cornici e dei cavi dei panelli, che vengono successivamente separati e riciclati. Le parti rimanenti dei pannelli sono quindi trattate con tecniche semplici (per esempio vengono battute o frantumate per separare parzialmente il vetro) o vengono direttamente triturate insieme agli altri WEEE. Per via dell’eterogeneità dei pannelli FV (che contengono vetro, incapsulamenti, celle di silicio e laminati formati da più polimeri), questo processo non riesce a separare efficientemente i diversi materiali.

Le tecnologie innovative, che permettano il recupero delle materie prime seconde (MPS), concentrandosi sul silicio, sull’indio, sull’argento e sul rame, scongiurando le conseguenze disastrose legate alla perdita definitiva delle materie prime destinate altrimenti alle discariche o ai processi di triturazione, potranno fornire una risposta a questa nuova sfida ambientale e offriranno la possibilità di trasformare questa sfida in una nuova opportunità per creare valore.

I vantaggi garantiti dal recupero di questi materiali compensano il grosso impatto ambientale provocato dai processi di riciclo ad alta efficienza. Se si considera il ciclo di vita completo dei pannelli, l’energia prodotta dai pannelli stessi assicura i vantaggi ambientali più cospicui. Tuttavia i vantaggi derivanti dai processi di riciclo ad alta efficienza incidono su alcune determinate categorie, specialmente sull’indicatore di esaurimento delle risorse. Questi processi devono essere valutati attentamente poiché possono essere responsabili dell’emissione di agenti inquinanti dell’aria o dell’acqua.

 

LA CHALLENGE

Enel Green Power (EGP) è alla ricerca della migliore tecnologia o del miglior processo disponibili – dal punto di vista della sostenibilità, dell’efficacia e della convenienza economica – per recuperare le MPS, in particolare il silicio, l’indio, l’argento e il rame, dai moduli FV a fine vita, con l’obiettivo di sviluppare una corretta catena commerciale sostenibile secondo i principi dell’economia circolare. La soluzione dovrà essere implementabile in quei paesi in cui Enel Green Power sta sviluppando il proprio business, e i business case dovranno considerare le norme locali e i problemi logistici.

 

REQUISITI DELLA SOLUZIONE

Le soluzioni inviate devono rispettare i seguenti requisiti.

La soluzione proposta deve:

  • essere economicamente vantaggiosa, affrontando i costi operativi nell’ordine di grandezza di 100 €/tonnellata di rifiuti trattata e prendere in esame il costo totale del riciclo (analisi del ciclo di vita) rispetto agli attuali processi utilizzati;
  • essere un processo che abbia come obiettivo la produzione di zero rifiuti (100% di riciclo e riutilizzo);
  • essere in grado di non produrre agenti inquinanti (o deve ridurre gli inquinanti rispetto ai processi tradizionali) che possono avere un effetto negativo sull’ecosistema. Generalmente vengono utilizzati processi chimici per trattare le frazioni di celle solari e recuperare i metalli e il silicio (Si). I processi sono composti da fasi successive in cui si utilizzano l’acido fluoridrico (HF) e l’acido nitrico (HNO3), l’idrossido di sodio (NaOH) e/o l’acido cloridrico (HCI) e il perossido di idrogeno (H2O2), che sono estremamente tossici e pericolosi. Inoltre, l’utilizzo di acidi o alcali acquosi comporta il consumo ingente di reagenti, generando perciò elevati flussi di rifiuti chimici;
  • essere in grado di trattare grandi quantità di materiali (capacità di riciclo > 5.000 tonnellate di moduli FV a fine vita all’anno);
  • utilizzare un processo di riciclo che garantisca il recupero dei materiali (silicio, indio, argento e rame) con un grado di purezza >99%;
  • tenere in considerazione il più possibile le opportunità locali per il riciclo, al fine di evitare o minimizzare il trasporto su grandi distanze di elevate e pesanti quantità di materiali (anche se tagliate in pezzi). In particolare siamo alla ricerca di soluzioni da implementare in Europa (specialmente in Italia e in Spagna), negli Stati Uniti, in Brasile e in Messico.

 

Inoltre, la soluzione dovrebbe:

  • utilizzare materiali di recupero nella produzione di pannelli solari FV o in altri settori, in cui il loro valore possa essere mantenuto. Saranno in ogni caso considerati altri tipi di utilizzo con priorità minore;
  • essere in grado di essere implementata a livello globale, e deve quindi adottare le migliori pratiche ambientali e di sicurezza e considerare le leggi e le normative per la gestione e lo smaltimento dei materiali;
  • essere in grado di processare i rifiuti della produzione dei pannelli FV (celle e precursori, moduli assemblati) provenienti dai produttori di celle/moduli FV.
 

CONTENUTI DEL PROGETTO

La proposta inviata dovrà almeno includere la documentazione seguente:

  • Descrizione dettagliata del metodo o del processo proposto che permetta una valutazione della praticabilità da parte di Enel Green Power e che includa (ma non si limiti a):
    • analisi delle performance di diversi processi per il riciclo del silicio cristallino contenuto nei rifiuti FV, secondo la prospettiva del ciclo di vita;
    • comparazione dell’impatto sul ciclo di vita della soluzione innovativa rispetto agli attuali processi utilizzati, valutando i vantaggi ambientali del recupero delle materie prime seconde;
    • descrizione di tutti i processi chimici/meccanici/fisici previsti;
    • informazioni dettagliate sui flussi di materiali/componenti derivanti dal processo, dal punto di vista chimico/meccanico/fisico, e su come dovranno essere utilizzati;
    • descrizione di qualunque prodotto di scarto potenziale derivante dal processo proposto e di come dovrebbe essere smaltito (la soluzione proposta dovrebbe evitare la produzione di rifiuti);
    • descrizione dettagliata del costo totale del processo, incluso il consumo di energia, con speciale attenzione al rapporto valore/costo.
     
  • Dati, casi di studio, brevetti e riferimenti di pubblicazioni accademiche o altri materiali aggiuntivi in sostegno alla soluzione proposta.
 

Una volta conclusa la challenge, Enel Green Power potrà iniziare una collaborazione con il partecipante vincitore. I partecipanti devono descrivere le proprie competenze e includere una dichiarazione in cui esprimono il proprio interesse per questa opportunità.

La proposta non dovrà includere nessuna informazione identificativa personale (nome, username, azienda, indirizzo, numero di telefono, email, sito internet personale, curriculum, ecc.) e nessuna informazione che i partecipanti considerino una loro proprietà intellettuale che non intendono condividere.

 

SDG

Questa challenge contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG, Sustainable Development Goals) per trasformare il nostro pianeta:

  • SDG 9: Imprese, innovazione e infrastrutture
  • SDG 12: Consumo e produzione responsabili
  • SDG 13: Lotta contro il cambiamento climatico
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Regole della Challenge

Tutti i partecipanti sono invitati a leggere attentamente la challenge e il Regolamento di questa challenge (consultare la sezione Allegati qui sotto) prima di inviare una soluzione.

Inviando una soluzione si accettano automaticamente il Regolamento allegato e i Termini di utilizzo di questa piattaforma.

 

AMMISSIBILITÀ

A eccezione delle persone coinvolte nell’organizzazione e nella gestione della CHALLENGE OPEN INNOVABILITY® e i/le loro coniugi, partner e parenti fino al quarto grado, secondo quanto stabilito dalla legge italiana, le proposte possono essere inviate da tutti i dipendenti che lavorano nelle entità giuridiche appartenenti al perimetro di Enel Green Power e Thermal Generation in tutto il mondo.

Fatto salvo l'articolo 5.5 dei Termini di utilizzo, l'obbligo di concedere i diritti di proprietà intellettuale stabiliti in questo articolo non si applica se la soluzione vincitrice è proposta da un dipendente di una società Enel, a meno che il dipendente sia il proprietario della soluzione secondo la legge nazionale pertinente.

I partecipanti devono descrivere la soluzione in inglese in maniera chiara. Se necessario, c’è la possibilità di allegare documenti (massimo 5 file, 25 MB dimensione totale).

Saranno accettate le proposte inviate entro il 5 giugno 2022, data dopo la quale inizierà la fase di valutazione.

 

CHALLENGE, PREMIO, DIRITTI DI PROPRIETÀ INTELLETTUALE

Questa è una challenge teorica e richiede solamente l’invio di una proposta scritta. L’assegnazione del premio della challenge dipenderà dalla valutazione teorica da parte di Enel della soluzione presentata.

Per ricevere un premio, i partecipanti non dovranno trasferire a Enel i diritti esclusivi di proprietà intellettuale, ma dovranno garantire a Enel una licenza non esclusiva per realizzare e utilizzare le loro soluzioni.

 

TERMINE

Le soluzioni proposte per questa challenge devono pervenire entro le 23:59 (CET) del 5 giugno 2022.

Le proposte ricevute oltre tale termine non saranno prese in considerazione.

 

Il regolamento specifico si può trovare nel CSA allegato in fondo a questa pagina.

Regolamento

Innovative technologies to recover Secondary Raw Materials from End-of-Life PV Modules - Regulation

PDF (0.16MB) Scarica

Che cosa accade dopo?

Enel valuterà le soluzioni presentate sulla base dei seguenti criteri:

  • Fattibilità scientifica e tecnica complessiva della soluzione proposta;
  • Potenziale economico (per esempio costo totale di proprietà);
  • Potenziale commerciale per Enel;
  • Novità e creatività;
  • Potenziale di brevettabilità (ossia che la tecnologia sia nuova o tutelabile);
  • Capacità ed esperienza dell’utente;
  • Realismo della soluzione proposta;
  • Livello di maturità della proposta.
 

Nel caso in cui il premio preveda una “Collaborazione con Enel”, quando una o più soluzioni adatte saranno state selezionate, Enel si riserva la possibilità di iniziare una collaborazione che comprenda, a titolo di esempio, le seguenti attività, tutte o solo in parte:

  • Esecuzione del test;
  • Produzione di prototipi (se si tratta di macchinari);
  • Installazione e collaudo in sito;
  • Follow up e monitoraggio dell’applicazione dell’idea proposta.
 

I partecipanti riceveranno un feedback al termine della valutazione.

In caso di successo, un rappresentante di Enel si metterà in contatto con i vincitori per discutere i passi successivi.

Il premio finale per questa challenge è subordinato al positivo completamento del processo di verifica, che include l’accettazione del Challenge-Specific Agreement (CSA) che costituisce il regolamento per questa challenge.

Il processo di verifica prevede che il partecipante invii: affidavit firmato (in base al CSA), esonero di responsabilità del committente (se applicabile), conferma di identità e questionario di analisi della controparte (CAQ, Counterparty Analysis Questionnaire).

 

RIGUARDO A INNOCENTIVE

InnoCentive collabora con Enel nell’organizzazione di questa challenge.

InnoCentive è il marketplace globale dell'innovazione dove le menti più creative risolvono alcuni dei problemi più importanti del pianeta per premi in denaro fino a 1 milione di dollari. Organizzazioni commerciali, governative e umanitarie collaborano con InnoCentive per risolvere problemi che possono avere un grande impatto sull'umanità, in aree che vanno dall'ambiente ai progressi medici.

 

RIGUARDO A ENEL

Enel è una multinazionale dell’energia e uno dei principali operatori integrati di energia elettrica e gas al mondo. Enel opera in più di 30 Paesi su cinque continenti, generando energia grazie a una capacità installata totale di oltre 89 GW, vendendo gas e distribuendo elettricità attraverso una rete lunga circa 2,2 milioni di chilometri.

Con quasi 75 milioni di utenti finali in tutto il mondo, Enel può vantare la più grande base di clienti tra i competitor europei: siamo una delle maggiori aziende energetiche in Europa per capacità installata.

Del Gruppo Enel fanno parte circa 66.000 persone da tutto il mondo, impegnate a lavorare in sinergia per uno stesso obiettivo. Siamo Open Power, e il nostro scopo è fornire soluzioni ad alcune delle maggiori sfide che il mondo deve affrontare. Per ottenere questo risultato adottiamo una nuova filosofia che combina l’attenzione alla sostenibilità e le migliori innovazioni.

Enel si dedica alla creazione di soluzioni innovative in grado di soddisfare le esigenze in continua evoluzione della società. Grazie alla propria piattaforma di crowdsourcing openinnovability.com, l’azienda mette in contatto le persone e le idee da tutto il mondo, invitando chiunque a proporre progetti e soluzioni di innovazione sostenibile che contribuiscano allo sviluppo delle comunità locali.

Enel è anche impegnata a fornire il proprio contributo per il raggiungimento di 4 dei 17 Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG, Sustainable Development Goals) delle Nazioni Unite:

7 - Energia pulita e accessibile

9 - Costruire infrastrutture resilienti, promuovere un’industrializzazione inclusiva e sostenibile e favorire l’innovazione

11 - Rendere le città e gli insediamenti umani inclusivi, sicuri, resilienti e sostenibili

13 - Lotta contro il cambiamento climatico

Enel Green Power è l’azienda del Gruppo Enel che si dedica allo sviluppo e alla gestione di impianti di generazione di energia rinnovabile, con una presenza globale in 27 Paesi tra l’Europa, le Americhe, l’Asia, l’Africa e l’Oceania. Enel Green Power è leader mondiale nel settore dell’energia sostenibile e gestisce oltre 1.200 impianti, per una capacità totale di 54 GW, in un mix di generazione che comprende l’eolico, il solare, il geotermico e l’idroelettrico, oltre a essere all’avanguardia nell’integrazione di tecnologie innovative all’interno degli impianti di energia rinnovabile. Enel Green Power è un partner strategico che permette alla comunità, alle aziende e agli utenti finali di progredire verso un modo di vivere sostenibile, promuovendo il passaggio a una società decarbonizzata e contribuendo attivamente allo sviluppo e al benessere delle tante zone geografiche in cui opera.

Enel Green Power applica il modello di Creazione di valore condiviso (CSV, Creating Shared Value), che permette di trovare nuove opportunità di business attraverso la risoluzione di problemi sociali e propone una sinergia tra competitività e creazione di valore sostenibile sul lungo periodo. Grazie al lavoro di ricerca, all’innovazione tecnologica, all’eccellenza operativa riconosciuta a livello internazionale e all’instancabile impegno dei lavoratori, Enel Green Power guarda verso il futuro con la piena consapevolezza del proprio potenziale di crescita, in termini sia di capacità supplementare sia di performance operative.

Enel Green Power investe nelle nuove tecnologie per aumentare la flessibilità e le performance; è il caso, per esempio, della combinazione di tecnologie e fonti in uno stesso impianto (ibridazione), dell’integrazione tra le rinnovabili e altri settori (agrivoltaico, edifici green, nuovi materiali, ecc.) e della la ricerca per dare un nuovo ruolo ai componenti degli impianti una volta che abbiano concluso il loro ciclo di vita. Tutti questi progetti vengono sviluppati nell’ottica della sostenibilità e dell’economia circolare.

Grazie alla propria esperienza internazionale, Enel Green Power è anche impegnata nello sviluppo di progetti su misura, per offrire alle aziende le soluzioni migliori per l’energia generata da fonti rinnovabili. Progetti di energia pulita e sostenibile, costi competitivi e soluzioni ad hoc sono i principali vantaggi di un PPA (Power Purchase Agreement), ossia uno strumento in grado di costruire partnership solide e durature con i clienti commerciali e industriali.

Enel Green Power è inoltre uno dei membri fondatori della RES4Africa Foundation, un’associazione nata nel 2012 per promuovere l’energia rinnovabile e diffondere le competenze nel continente africano.

Allegati

Innovative technologies to recover Secondary Raw Materials from End-of-Life PV Modules - Regulation

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