Energie rinnovabili

Rinnovabili, l’Italia oltre il target previsto per il 2020

Scritto da Carlo Bellino

Giovedì 1 Marzo 2018

 

Secondo l’Ufficio Statistiche della UE Eurostat, che ha pubblicato di recente l’aggiornamento al 2015 dei dati sulle energie rinnovabili, migliora la percentuale di questa fonte di energia nell’ambito dei consumi europei e non solo per meriti propri. Sembra, infatti, che la riduzione dei combustibili fossili abbia consentito all’Europa di stringere i tempi sugli obiettivi 2020.

 

Già nel 2015 le green energy avevano coperto circa il 17% dei consumi finali lordi di energia, quasi il doppio rispetto al valore registrato nel 2004, anche se, a dire il vero, c’è stata una lieve fase di stallo dopo il 2010. Nel 2011, infatti, fattori quali temperature più alte, crisi economica e rinvii nell’esecuzione della direttiva 20-20-20 hanno portato ad una decremento dell’utilizzo delle rinnovabili. Poi la crescita è tornata ad essere regolare, grazie all’incremento di eolico e fotovoltaico e consumi più limitati dove le fossili hanno leggermente rallentato.

 

Dal 2004 ad oggi, la % delle fonti rinnovabili rispetto al consumo finale lordo di energia è salita in modo considerevole in tutti gli Stati membri: rispetto ad un anno fa, è infatti cresciuta in 22 dei 28 Paesi. In vetta alla classifica troviamo la Svezia, dove più della metà (54%) di energia consumata proviene da rinnovabili, seguita da Finlandia (39%), Lettonia (38%), Austria (33%) e Danimarca (31%). In coda languono Lussemburgo e Malta (entrambi 5%), Olanda (6%), Belgio e Inghilterra (entrambi 8%).

 

In questo quadro l’Italia si è mossa a due velocità: una iniziale rapida che le ha consentito, in sette anni, di raddoppiare l’apporto green nei consumi, passando dal 6% del 2004 ad oltre il 15% del 2011, ed una più lenta negli anni a seguire. L’obiettivo europeo che ci era stato dato (17%) lo abbiamo raggiunto senza troppa fatica a partire dal 2014 e nel 2015 potevamo vantare già un + 0,5%. Una performance comunque imitata, anche se su target chiaramente diversi, da altri 10 Paesi europei: Bulgaria, Repubblica Ceca, Danimarca, Estonia, Croazia, Lituania, Ungheria, Romania, Finlandia e Svezia. Quelli più in difficoltà risultano essere Olanda (8 punti percentuali rispetto all’obiettivo fissato per il 2020), Francia (8 punti), Irlanda e Inghilterra (entrambi 7) e Lussemburgo (6).

 

I dati del 2015 rivelano, inoltre, che la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili ha coperto in media il 29% del consumo totale dell’UE-28 (in Italia si assesta al 33,5%) e il più virtuoso dei 28 stati membri è stato l’Austria, con una quota superiore al 70%. Sul fronte del riscaldamento e del raffrescamento, invece, le green energy hanno raggiunto solo il 19% del consumo totale europeo, con la Svezia a farla da padrone dove le fonti alternative ricoprono già il 69% dei consumi termici.

Micro specchi per migliorare l’illuminazione naturale

Scritto da Carlo Bellino

Venerdì 2 Febbraio 2018

 

Al Politecnico di Losanna (EPFL) un gruppo di studiosi ha realizzato delle finestre micro-strutturate, ideali per pareti con una forte esposizione al sole, in grado di migliorare il comfort visivo degli interni riducendo contemporaneamente i costi di climatizzazione.

 

I ricercatori del Laboratorio di energia solare e fisica delle costruzioni hanno già registrato il brevetto di quest’innovativo sistema di specchi. Per la precisione si tratta di minuscoli specchi applicati in uno strato spesso solo circa 1,15 millimetri sui classici vetri delle finestre, il cui compito è di regolare i raggi solari migliorando sia l’illuminazione naturale che la climatizzazione degli ambienti.

 

Il team di ricerca ha utilizzato un laser ad alta precisione per tagliare questi micro-specchi, incorporandoli poi nel film polimerico situato tra gli strati delle finestre a doppi vetri. La parte più difficile è stata garantire che i vetri rimanessero trasparenti. In realtà il funzionamento è molto semplice: in estate gli specchi riflettono la luce verso l’esterno, eludendo quindi raggi diretti e surriscaldamento, in inverno invece reindirizzano la luce all’interno (incrementando l’illuminazione che raggiunge l’estremità della stanza fino al 150%) dell’edificio per migliorare il confort visivo dei presenti.

 

Queste microstrutture presentano anche altri vantaggi: possono alleggerire il carico termico (riscaldamento e raffreddamento) del 10% - 20% rispetto ai classici vetri e distribuire la luce in modo uniforme in tutta la stanza eliminando forti contrasti e riflessi, rendendo di fatto superflue persiane o tapparelle. La bontà della scoperta, firmata da tre giovani ricercatori, è stata di recente confermata proprio dall’Ufficio europeo dei brevetti (EPO).

 

 

Storage ibrido

Scritto da Carlo Bellino

Martedi 3 Aprile 2018

 

 

In quest’ultimi anni tanto i supercondensatori che le batterie si sono contraddistinti nel campo dell’energy storage, nel senso che la ricerca si è letteralmente divisa su queste tecnologie che presentano sia vantaggi che svantaggi. I primi, rispetto agli accumulatori chimici, hanno un’elevata potenza specifica, dal momento che possono essere caricati e scaricati quasi istantaneamente. Inoltre, hanno una vita media decisamente più alta, che spesso arriva a superare i 10mila cicli di carica e scarica. Il loro punto debole, però, risiede nel fatto che, rispetto alle batterie, possono immagazzinare molta meno energia.

 

Al Fraunhofer Institute si sono domandati come fare ad ottenere un dispositivo con tutti i benefici descritti ma nessun limite tecnologico. La risposta è giunta cambiando approccio, ossia non scegliendo nessuna delle due tecnologie conosciute. All’interno del progetto FastStorageBW II, sovvenzionato dal Ministero tedesco degli affari economici, i ricercatori dell’istituto, insieme ad altri partner, hanno quindi dato vita ad un potente sistema di storage ibrido che somma i vantaggi delle batterie agli ioni di litio a quelli dei supercondensatori.

 

Questi dispositivi, chiamati PowerCaps, possiedono un’alta capacità specifica come le batterie al piombo, una vita lunga da dieci a dodici anni e una ricarica che impiega pochi secondi esattamente come un supercondensatore. E c’è di più, le PowerCaps possono lavorare con temperature fino a 85°C, inoltre superano di cento volte i cicli delle batterie convenzionali e tengono la loro carica per diverse settimane senza perdite rilevanti.

 

L’unico problema è di natura economica: costruire un’unità produttiva in toto costa svariati milioni di euro. Motivo per cui i partner sono già all’opera per realizzare uno step intermedio, ossia un sistema su piccola scala che rappresenti la giusta via di mezzo tra la produzione a livello sperimentale e quella su larga scala. In questo modo sarà possibile creare le condizioni ideali per la fabbricazione commerciale e l’ottimizzazione dei processi e fornire la garanzia di una produzione che segua i principi dell’industria 4.0.

 

 

Supercondensatori

 

Scritto da Carlo Bellino

Giovedì 9 Novembre 2017

 

I supercondensatori sono in grado caricarsi e scaricarsi ad una velocità inimmaginabile per i sistemi al litio e oltretutto non temono la perdita di capacità nel tempo. È per questo motivo che sono da tempo considerati valide alternative alle batterie tradizionali in settori che spaziano dall’automotive alla telefonia mobile. Unico difetto è che questa tecnologia presenta una densità energetica nettamente inferiore alle sue rivali (circa un ventesimo rispetto alle batterie), quindi a parità di volume consente di stoccare molta meno energia rispetto agli ioni al litio, impiegati di preferenza per le auto elettriche e i dispositivi elettronici portatili. Di conseguenza hanno l’esigenza di ricariche continue per tenere il passo.

 

A rendere i supercondensatori competitivi sul mercato potrebbe essere un nuovo materiale prodotto dall’University of Surrey e dalla società Augmented Optics in collaborazione con la University of Bristol. Gli scienziati hanno realizzato un gel elettrolitico reticolato che presenta valori di capacità di oltre 1000 volte superiori a quelle degli elettroliti classici. Questo materiale nasce in realtà da una tecnica che con l’energy storage non ha nulla a che fare, in quanto è una modifica dei sistemi utilizzati per rendere le lenti a contatto morbide sviluppata oltre 40 anni fa.

 

Quest’importante innovazione potrebbe incrementare drasticamente la capacità di stoccaggio delle auto elettriche, che potrebbero così percorrere lunghe distanze e ricaricarsi nello stesso tempo necessario ad un’auto a benzina.

 

Gran parte della ricerca globale è focalizzata sulle nuove tecnologie di accumulo energetico e questo nuovo supercondensatore ad ultra-capacità potrebbe avere forti ricadute anche riguardo alla capacità di altri apparecchi che si basano sulle batterie, compresi quelli del settore aerospaziale, della produzione energetica da fonti rinnovabili o anche più semplicemente gli smartphone.

Carburanti solari

Scritto da Carlo Bellino

Venerdì 4 Maggio 2018

 

La risposta alla domanda di quali siano i migliori materiali per produrre carburanti solari in modo efficiente e a basso costo è arrivata nientepopodimeno che da un super computer, lo stesso adoperato da un team di ricercatori statunitensi per cercare nuove vie per convertire l’acqua nel combustibile del futuro. Gli scienziati della Caltech e Lawrence Berkeley National Laboratory hanno quindi sfruttato le potenzialità del cervello elettronico del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) per duplicare, in poco meno di due anni, il numero di materiali ad oggi conosciuti nella sintesi dei carburanti solari.

 

I carburanti solari sono combustibili (dal gas idrogeno agli idrocarburi liquidi) ottenuti impiegando luce solare, acqua e CO2. Per liberare idrogeno e ossigeno alle molecole d’acqua serve un catalizzatore chiamato fotoanodo, un materiale efficiente e a basso costo in grado separare le molecole di H2O utilizzando proprio la luce visibile come fonte di energia. Nel corso degli ultimi quarant’anni, la ricerca mondiale ha individuato però solo 16 fotoanodi adatti allo scopo.

 

La vera spinta propulsiva è arrivata, come detto, dagli scienziati della Caltech e Lawrence Berkeley National Laboratory, che integrando la teoria agli esperimenti fatti attraverso i calcoli di un super computer come quello del NERSC, sono riusciti a scoprire dodici nuovi fotoanodi. Nel nuovo processo, sono stati combinati approcci computazionali e sperimentali attraverso il primo database minerario di materiali per i composti potenzialmente utili.

 

Il team di ricerca ha affermato che quello che è apparso subito estremamente importante in questo tipo di studi è stato, oltre ad aver individuato diversi nuovi composti per la sintesi di combustibile solare, anche aver imparato qualcosa di nuovo sulla struttura elettronica di base dei materiali stessi.