Progettazione a minor impatto ambientale di un impianto fotovoltaico: analisi economica-ambientale (In collaborazione con l'E.N.E.A. di Bologna)

Circa un milione di tonnellate di silicio metallurgico (Mg-Si) con una purezza del 98,5-99,5% è stato prodotto nel 2000. Il silicio è stato usato per composti di alluminio (ca. 50%), siliconi (materie plastiche) (ca. 40%) e di elettronica (ca. 4%). La maggior parte del silicio di grado metallurgico è prodotto dalla riduzione carbotermica. L'uso dell’elettricità è il fattore economico più importante.
Così, la produzione avviene in Paesi con bassi prezzi dell'energia elettrica e con fornitura sicura. I produttori più importanti sono in Norvegia (Elkem), negli USA, in Sud-Africa, in Brasile, in Francia (INVENSIL) e infine in Australia.
Il prezzo è di circa 1,5-2,5 € / kg. [17] Il silicio è il secondo elemento, più abbondante nella crosta terrestre dopo l'ossigeno, e in forma naturale è in combinazione con l'ossigeno come biossido di silicio e silicati. Silicio metallico è prodotto in forni elettrici facendo reagire il quarzo a temperature molto elevate con materiali come il carbone, il carbone coke, carbone di legna, trucioli di legno e gli elettrodi di grafite. I prodotti del processo sono in lega di silicio, silice condensato con l’ energia termica dei fumi e con l’energia termica recuperabile.
La reazione di base si svolge con la seguente formula:
SiO(2) + 2 C → Si(met.) + 2 CO [14] 102
Bruciare una parte dei gas d’aria (wood gases) fornisce una parte di energia al processo. La maggior parte del carbonio è fornito da carbone coke. Il carbone è importato dall'Asia e dal Sud-America. Il carbone utilizzato è spesso non prodotto nel settore forestale sostenibile e quindi non può essere presunto neutro per il bilancio del carbonio. Ci sono diverse opzioni per ridurre questo uso di energia. In una fabbrica di Elkem in Norvegia il calore residuo viene recuperato per la produzione di energia elettrica e copre così il 20% del consumo. In altri impianti il calore residuo alimenta una rete di riscaldamento.