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IL RUOLO DEL NEODIMIO NELLA GENERAZIONE EOLICA

DI ANTONIO TURIEL
The Oil Crash

Cari lettori,
alcuni giorni fa abbiamo avuto una
viva discussione nel blog
Falacias ecologistas gestito da Alb. In un post recente, Alb ha analizzato quello che ha scritto Rafael Íñiguez sulla fattibilità dell’energia eolica in questo stesso blog, evidenziano soprattutto la mancanza di rigore delle fonti usate per giustificare gli argomenti presentati. Nella sezione di commenti io, dopo aver dato ragione ad Alb per certi aspetti, ho illustrato quali dei suoi argomenti non mi sembravano convincenti, e qui è nata un’interessante discussione sul ruolo del neodimio negli aerogeneratori più potenti di ultima generazione.
Sto raccogliendo un po’ di informazione sul tema e mi sembra un momento interessante per presentarla nell’ambito di una discussione più generale sul ruolo nel futuro dell’energia eolica che svilupperò in questo post (dedicato al neodimio), nel prossimo (per spiegare il nostro recente articolo scientifico pubblicato su Energy Policy su una proposta di un mix del 100% di energia rinnovabile) e l’ultimo della serie, in cui analizzerò brevemente i limiti del potenziale eolico terrestre.

Xavier Cugat, un blogger spagnolo di riferimento nelle discussioni sulle energie rinnovabili, si è lamentato di un errore che, secondo lui, si sta diffondendo a ripetizione negli ultimi tempi contro le energie rinnovabili: la sua dipendenza dalle
terre rare.
Nel suo articolo (un interessante riassunto sui diversi sistemi di aerogenerazione), Xavier Cugat argomenta che attualmente gli aerogeneratori che si servono di calamite permanenti (che, come vedremo, richiedono terre rare per la loro fabbricazione) rappresentano solo il 10 per cento di tutto il parco eolico mondiale, e che in realtà questa tecnologia non è imprescindibile. Ha poi concluso che l’utilizzo di questa tecnologia risponde a ragioni puramente commerciali e che l’idea che le terre rare possano costituire un limite all’espansione dell’energia eolica è completamente errata. Disgraziatamente le cose non sono così semplici.

Voglio chiarire subito che sono d’accordo con molte delle affermazioni dell’articolo di Xavier Cugat. In particolare, che l’uso di terre rare non è imprescindibile per lo sfruttamento dell’energia eolica (come commenteremo nel seguente post di questa serie) e che sicuramente esiste un attacco proveniente da determinati circoli contro le energie rinnovabili che ha trovato in questo argomento un filone argomentativo (come mostra, questo “Bollettino degli scienziati atomici” americano intitolato The myth of renewable energy“). Tuttavia, l’uso di sistemi di trasmissione diretta con calamite permanenti negli aerogeneratori è relativo a qualcosa di diverso dalle ragioni puramente commerciali. Un aerogeneratore con un sistema simile, come spiega Xavier Cugat, non ha bisogno di una scatola del cambio e pertanto è del 50% più leggero, e la cosa risulta più che conveniente quando si parla di aerogeneratori fino a 10MW di potenza installata, perché la progettazione e le difficoltà nella realizzazione della struttura
di supporto dipendono da quanto carico vanno a sostenere. Insomma, fino a che il prezzo delle calamite permanenti si manterrà moderato la scelta della trasmissione diretta e delle calamite permanenti è più economica. Inoltre,
come spiega questo articolo, c’è un altro fattore da tenere in considerazione. Un generatore con una scatola del cambio ha dodici pezzi mobili che tendono a esaurirsi rapidamente col passare del tempo, per difetti nell’assemblaggio e per la turbolenza del vento, tanto più se parliamo dei grandi aerogeneratori come quelli che si installano offshore (nel mare, lontano dalla linea di costa); l’articolo parla di come Vestas, il leader mondiale, ha dovuto sostituire trenta turbine del campo eolico marino di Kentish Flash dopo solo due anni di attività. Le operazioni di riparazione e manutenzione in mare sono abbastanza più costose che sulla terra ferma, e ciò favorisce i sistemi con un minor numero di pezzi meccanici, e inoltre la trasmissione diretta dìssipa meno calore per il fatto che non ci sono pezzi in attrito e che si evitano così incendi imbarazzanti dell’olio lubrificante che portano alla distruzione dell’aerogeneratore. Pertanto, oltre le ragioni commerciali, l’uso della trasmissione diretta è economicamente consigliabile nel caso delle installazioni di alta potenza e/o in mare.

Installare grandi generatori non è
per niente un’idea spropositata e minoritaria; un anno fa commentavamo una relazione dell’
Agenzia Europea dell’Ambiente intitolata “Potenziale eolico on-shore ed off-shore dell’Europa” (in inglese), in cui quale si afferma esplicitamente per il 2030 ci si aspetta che la tecnologia permetta di costruire su grande scala aerogeneratori di 10MW di potenza installata, autentici mostri alti quasi 200 metri, per essere installati in alto mare, dove il vento soffia in modo più costante. Perciò, questo tipo di design è quello che viene promosso dalle istanze politiche e industriali, e pertanto il problema non è quello dello sfruttamento dell’energia rinnovabile in sé, quanto il modello di sfruttamento che si pretende di avere, che è essenzialmente pro-BAU (che già sappiamo essere semplicemente irrealizzabile). Il perché di questo design ha più che vedere con la priorità data agli schemi di generazione centralizzata – più facili da controllare da pochi agenti economicamente potenti – che con la fattibilità economica e aziendale a lungo termine. Si
potrà quindi arrivare al paradosso di spingere su di un modello di sfruttamento che finirà per non essere praticabile. Peggio ancora, questo modello potrebbe ostacolare e persino rendere impossibile l’introduzione di un modello di generazione rinnovabile che sarà necessario in un futuro non molto lontano, perché le sue necessità di capitale sono molto grandi e il ritorno economico finale è dubbio e sottoposto alle fluttuazioni di prezzo delle materie prime e dell’energia: è per questo che, alla fine, i detrattori dell’energia rinnovabile possono avere argomenti preziosi per le loro argomentazioni.

Non abbiamo discusso ancora il ruolo del neodimio in questo aspetto. Il neodimio entra nella fabbricazione di un determinato tipo di calamita permanente, quello della lega di neodimio-ferro-boro, che è quella che si impiega oggigiorno nelle calamite permanenti più utilizzate (anche se non sono né le uniche, né le più efficienti in tutte le applicazioni). Date le eccellenti proprietà, in particolare per la sua resistenza alla smagnetizzazione, questo tipo di calamita è quello più usato nei sistemi di trasmissione diretta. Il fattore più limitante per la fabbricazione di queste calamite è il neodimio. In accordo alla relazione “Critical Rare Earths: Global supply & demand projections and theleading contenders for new sources of supply” dello specialista Gareth Hatch (relazione della quale si può ottenere una copia dopo una registrazione), si producono oggi nel mondo circa 20.000 tonnellate l’anno di ossido di neodimio (che equivale a circa 17.000 tonnellate di neodimio metallico). La stessa relazione riporta che, viste le previsioni di domanda e di offerta – tenendo in conto diversi scenari di produzione in Cina e nel resto del mondo, e le stime per la domanda vedranno un certo deficit di neodimio a livello globale fino al 2013 come minimo o fino al 2016 come massimo – , tutto sta andando bene. Sempre per segnalare il deficit di neodimio (e di altre terre rare), abbiamo le previsioni di una nota consulente in metalli e minerali, Roskill; la sua pregiata relazione annuale su terre rare (vale quasi 6.000 euro) è una fonte di riferimento nell’analisi dell’offerta e della domanda di questi materiali. Non ho la relazione originale (non posso permettermi di pagare questa somma), ma ho potuto estrarre un grafico interessante dall’edizione del 2010 che è stato inserito in un documento di un’altra azienda, come mostro qui di seguito:

Il grafico mostra una domanda non soddisfatta

di diverse terre rare (includendo il tandem neodimio/praseodimio) abbastanza

notevole per il 2015 (attorno al 12%).

Abbiamo gia discusso nel post “La guerra de las tierras

raras” che la produzione

di terre rare non segue le regole economiche abituali, dato che sono

materiali la cui produzione non è scalabile economicamente, cioè per

aumentare la sua produzione non è una semplice questione di investimenti.

In realtà, in una

presentazione pubblicamente accessibile di Roskill, la questione viene riportata in modo estremamente

chiaro (vedi la diapositiva 10): “Rare earths are not commodities

– in many cases they are customer specific”

(“Le terre rare non sono materie prime; in molti casi dipendono

completamente dal cliente.”) La questione è che le terre rare,

elementi dall’elevato numero atomico, sono parti di esplosioni di

nove e di supernove e la loro concentrazione è sempre molto diluita.

Per questo non ci sono vene con elevata densità di terre rare, ma questi

materiali si ottengono riprocessando gli scarti degli altri depositi

minerali, in questo caso con una concentrazione economicamente redditizia,

ma per questo motivo la produzione di ogni tipo di terre rare dipende

dalla produzione dell’altro minerale a cui vengono associate. Se si

volesse sfruttare direttamente le miniere per l’estrazione di terre

rare, il loro prezzo sarebbe astronomico e non potrebbero essere utilizzate.

È per questa ragione che il mercato mondiale delle terre rare ha un

valore economico totale piccolo in rapporto al volume reale della sua

produzione, ed è il cliente quello che fissa quanto vuole pagare

per questi materiali, perché è impossibile cercare un equilibrio classico

tra domanda e offerta.

Commentavamo a suo tempo che in questo

momento la Cina controlla più del 95% della produzione di terre

rare al mondo, tra i giacimenti che controlla nel suo territorio e quelli

che sono sfruttati dalle compagnie nazionali cinesi in altri territori.

Ultimamente si parla di alcuni giacimenti negli Stati Uniti e in altri

paesi che potrebbero dare una svolta, e di fatto si prevede che

la Cina rappresenterà “solo” il 70% della produzione di terre

rare su scala mondiale nel 2015 Cina (per esempio, vengono commentati

questi progetti di sfruttamento e le sue prospettive nella presentazione

di Roskill che ho citato poco sopra). Tuttavia, questi progetti di espansione

non hanno assolutamente un futuro garantito. Lo sfruttamento di terre rare, e in concreto quella del neodimio, richiede alcune tecnologie

di estrazione e depurazione che hanno un costo ambientale molto elevato (dovendo includere zattere di lisciviati)

a meno che non si facciano enormi investimenti nel contenimento e nel

ripristino ambientale, che rendono la già dubbiosa economicità delle

terre rare totalmente inesistente. Non è, pertanto, un caso che la

Cina, con controlli ambientali più morbidi, sia di fatto il leader

nella produzione di questi materiali che può offrire a una prezzo tanto

economico, scalzando tutti i suoi concorrenti. Tuttavia, le stragi ambientali

dovute allo sfruttamento delle terre rare cominciano a essere una preoccupazione

per le autorità cinesi e per questo motivo hanno cominciato a ridurre

la produzione e l’esportazione (e non per motivi di rappresaglia verso

altri paesi). È possibile che in futuro la Cina perda parte della propria

quota nella produzione delle terre rare, ma è più probabile che ciò

avvenga per un calo della produzione totale più che per un forte incremento

dei suoi competitori, soprattutto se la nuova recessione farà contrarre

tutti i mercati, quello delle terre rare compreso.

In conclusione, il neodimio è

un metallo importante per gli attuali piani di sfruttamento in grande

scala dell’energia eolica, principalmente quella marina. Tuttavia, la

produzione di questo metallo è molto compromessa, e c’è la

previsione di una sua carenza nei prossimi anni per la domanda prevista

(a meno che la recessione non la faccia precipitare nel water).

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Fonte: El papel del neodimio en la generación eólica

03.01.2012

Traduzione per www.comedonchisciotte.org a cura di SUPERVICE

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