La catena di approvvigionamento solare attraversa questa città sommersa della Carolina del Nord

A causa di un capriccio geologico, il quarzo più puro del mondo proviene dalla pittoresca cittadina di Spruce Pine, nella Carolina del Nord. Il minerale, creato nelle profondità della terra quando i magmi ricchi di silicio si raffreddarono e cristallizzarono circa 370 milioni di anni fa, è essenziale per la produzione di chip e dispositivi per computer. pannelli solari.

Anche Cina, India e Russia forniscono quarzo di elevata purezza, ma ciò che viene estratto lì non corrisponde alla qualità o alla quantità di ciò che si trova sotto le montagne Blue Ridge. Con l’abete rosso tra le decine di comunità degli Appalachi colpite dall’uragano Helene, l’improvvisa chiusura delle miniere di quarzo che per decenni hanno rifornito i produttori di chip ha scosso l’industria tecnologica globale. Ma questo quarzo è vitale l’industria solare pure. E mentre gli esperti del settore si aspettano che le aziende resistano alla chiusura temporanea delle due miniere della città, ciò evidenzia la precarietà di a economia dell’energia pulita che si basa su materiali prodotti in un unico luogo, soprattutto in un mondo di disastri naturali sempre più feroci.

L’impatto di Helene su Spruce Pine “mette assolutamente a nudo il pericolo di avere un monopolio in qualsiasi parte della catena di approvvigionamento”, ha affermato Debra DeShong, responsabile delle comunicazioni aziendali presso il produttore solare QCells North America. QCells, che produce pannelli fotovoltaici in Georgia ed è costruire una struttura aggiuntiva che produrrà i componenti necessari per assemblarli, sta valutando se la chiusura delle miniere di Abete Rosso avrà ripercussioni su di essa.

L’industria fa affidamento principalmente sul quarzo per la produzione polisilicioun tipo di silicio altamente raffinato che nella maggior parte dei casi costituisce le celle che raccolgono la luce solare pannelli fotovoltaici. Ma il quarzo di pino rosso ha un altro scopo: viene utilizzato per realizzare i crogioli in cui il polisilicio fuso cristallizza in lingotti cilindrici o rettangolari. Tali barre vengono tagliate nei wafer solari che vengono ulteriormente lavorati per produrre le celle all’interno dei pannelli.

Formare lingotti solari richiede il riscaldamento del polisilicio a oltre 2.500 gradi Fahrenheit. Solo la sabbia di quarzo di altissima purezza fornisce la stabilità termica necessaria per creare crogioli in grado di sopportare tale calore, e la migliore si trova nella Carolina del Nord occidentale.

“L’abete rosso è un deposito di quarzo molto insolito ed è incredibilmente puro”, ha affermato Jenny Chase, analista solare principale presso la società di consulenza energetica BloombergNEF.

BloombergNEF stima che Spruce Pine fornisca oltre l’80% della sabbia di quarzo ultrapura utilizzata per produrre crogioli sia per l’industria solare che per quella dei semiconduttori, nonché per applicazioni ottiche e di illuminazione. (Non ci sono dati pubblici su quanto quarzo della città viene utilizzato da ciascun settore, ma BloombergNEF stima che in Cina, il principale produttore mondiale di pannelli fotovoltaici, l’80% del quarzo ad alta purezza utilizzato va in applicazioni solari. ) Il pino rosso domina questo mercato e fornisce quasi tutto il materiale che riveste l’interno dei crogioli solari, che entrano in contatto diretto con il silicio fuso. Lì, la purezza è particolarmente importante per garantire rese elevate di lingotti e una lunga durata del crogiolo.

La quantità di quarzo richiesta per supportare la produzione del crogiolo solare è piuttosto piccola. Chase afferma che lo scorso anno Spruce Pine ha prodotto circa 20.000 tonnellate di sabbia di quarzo ad elevata purezza, più che sufficienti per soddisfare la domanda dell’industria solare. Quello stesso anno, produzione globale di polisilicio ammontava a 1,52 milioni di tonnellate. Secondo Chase, la produzione di una tale quantità di polisilicio probabilmente richiedeva circa 3 milioni di tonnellate di quarzo. Tutto ciò per dire che il pino rosso è, ha detto, “un ingranaggio piuttosto piccolo” nella catena di approvvigionamento solare.

Tuttavia, un piccolo ingranaggio può diventare un grosso problema se non ci sono imprevisti quando si rompe. Ma Chase sospetta che la maggior parte dei produttori di crogioli – un’industria con sede in gran parte nell’Asia orientale – disponga di scorte di quarzo ad elevata purezza. May Haugen, che dirige le comunicazioni presso The Quartz Corp, un’azienda norvegese che produce sabbia di quarzo ad alta purezza a Spruce Pine, lo ha confermato in un’e-mail a Grist.

“La Quartz Corp opera in lunghe catene del valore in cui tutti hanno imparato attraverso Covid l’importanza di considerevoli scorte di sicurezza”, ha scritto Haugen. “Tra le nostre scorte di sicurezza che sono costruite in luoghi diversi e quelle a valle della catena del valore, non siamo preoccupati per le carenze a breve o medio termine”.

In preparazione all’uragano Helene, la Quartz Corp ha interrotto tutte le operazioni minerarie a Spruce Pine il 26 settembre. Lo stesso ha fatto l’azienda belga Sibelco, l’altro produttore della città.

Non è chiaro quando entrambe le società riprenderanno l’attività mineraria: in una dichiarazione del 2 ottobre, The Quartz Corp ha scritto che, sebbene i suoi impianti non sembrino essere stati gravemente danneggiati dalla tempesta, è ancora “troppo presto per dire” quando riapriranno”. poiché ciò dipenderà anche dalla ricostruzione delle infrastrutture locali”. In una dichiarazione del 4 ottobre condivisa con Grist, Sibelco ha scritto che le sue strutture sembrano aver subito “lievi danni” e che la società spera di “riavviare le operazioni non appena possibile”.

“I nostri team dedicati sono sul posto e stanno effettuando la pulizia”, ​​si legge nella dichiarazione. “Le nostre scorte di prodotti finali non sono state influenzate.” La società ha rifiutato di dire in che modo l’uragano potrebbe influenzare il suo piano di raddoppiare la capacità produttiva di Spruce Pine entro il 2025.

Anche se entrambe le miniere restassero chiuse per mesi, l’industria solare potrebbe adattarsi, ha detto Chase. L’azienda giapponese Mitsubishi Chemical Group produce silice sintetica di elevata purezza per l’industria dei semiconduttori e, secondo Chase, il materiale soddisfa gli standard richiesti per i crogioli solari.

Tuttavia, la produzione dovrebbe aumentare. Kana Nuruki, rappresentante del Mitsubishi Chemical Group, ha dichiarato a Grist in una e-mail che la società attualmente non ha abbastanza quarzo sintetico per sostenere l’industria solare e che ciò che produce è “considerevolmente più costoso” di quello reale.

Pagare un premio per il quarzo sintetico sarebbe una sfida per l’industria solare sensibile al prezzo, ha detto Chase. “Ma se non avesse scelta, lo farebbe.”

Lo sviluppo di forniture alternative di quarzo ad elevata purezza, anche quelle che costano di più, potrebbe contribuire a rafforzare la catena di approvvigionamento solare contro il prossimo disastro alimentato dal clima. “Poiché il solare diventa una parte sempre più importante della nostra elettrificazione, sarà sempre più importante garantire una catena di approvvigionamento stabile”, ha affermato DeShong di QCells.

Tuttavia, li produciamo entrambi semiconduttori e pannelli solari in America è una priorità chiave dell’amministrazione Biden, e sembra improbabile che Washington voglia vedere un ingranaggio fondamentale in entrambe le catene di approvvigionamento spostarsi all’estero. Un portavoce del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha detto a Grist che l’agenzia “sta monitorando da vicino gli effetti dell’uragano Helene sulla catena di approvvigionamento” mentre “porta avanti gli sforzi per mantenere la stabilità dei sistemi energetici americani”.

Spencer Bost, direttore esecutivo dell’organizzazione per lo sviluppo della comunità Pino rosso del centroha affermato che l’estrazione del quarzo è il più grande datore di lavoro privato nella contea e che riavviarla rapidamente è “molto importante dal punto di vista dell’economia locale”. Se il governo federale si preoccupa di costruire energia pulita in America, ha detto Bost, “qui abbiamo tutto”.

“Abbiamo le persone che hanno bisogno di posti di lavoro qui”, ha aggiunto.