Test auto elettriche, Rinnovabili.it e ITAE-CNR inaugurano un nuovo servizio per l’e-mobility

Renault Zoe ha inaugurato il nuovo protocollo sperimentale creato da Rinnovabili.it e ITAE-CNR. Con la collaborazione di ACI Vallelunga, partner logistico, sono state valutate prestazioni, consumi e risparmi dell’auto elettrica

Come è possibile orientare le proprie scelte su un prodotto, l’auto elettrica, per molti versi ancora sconosciuto? Quali sono i reali consumi, i costi e le prestazioni dei modelli di e-mobility sul mercato italiano?

Alla domanda risponde il nuovo protocollo di test per le auto elettriche nato dalla collaborazione fra Rinnovabili.it, il quotidiano sulla sostenibilità ambientale, e l’Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia del Centro nazione delle Ricerche (ITAE-CNR). Il progetto, che si avvale della collaborazione di ACI Vallelunga, si propone di testare i veicoli elettrici in condizioni di guida reale, fornendo un vero e proprio identikit delle e-car poste sotto esame. Una sorta di carta d’identità che permetta agli utenti di orientarsi verso la nuova offerta ibrida e plug in, avendo a disposizione tutte le informazioni necessarie: dalle prestazioni ai consumi effettivi, dai costi alle possibilità di ricarica sul territorio.

Parametri necessari per indirizzare i futuri acquisti in un segmento dell’automotive che sta progressivamente acquistando corpo.
Nonostante siano ancora poche le auto elettriche circolanti sulle strade italiane (in tutto nel 2013 in Italia ne sono state acquistate solo 864 unità) secondo l’analisi di RSE (Ricerca sul Sistema Energetico) entro il 2030 ci si dovrà aspettare un boom di vendite con almeno 10 milioni di veicoli elettrici su strada, di cui la metà concentrati nelle grandi città. Se da un lato il previsto aumento della diffusione sarà merito del fisiologico calo dei costi, dall’altro un elemento decisivo sarà anche il superamento della diffidenza da parte del consumatore. Proprio in questo contesto si pone il nuovo protocollo di test di Rinnovabili.it e ITAE-Cnr, nato con l’obiettivo di colmare il gap di informazioni attraverso un’analisi scientifica e standardizzata di prestazioni e consumi e che sia, allo stesso tempo, puntuale e di facile lettura.

“Esiste da parte dei nostri lettori una forte domanda di informazione sulle reali caratteristiche dei veicoli elettrici – commenta Mauro Spagnolo, direttore del quotidiano Rinnovabili.it – E’ per questo che abbiamo, in collaborazione con l’autorevole Istituto ITAE-CNR, realizzato un protocollo di test appositamente concepito per diffondere, in modo certificato e indipendente, i dati su questi mezzi. Al progetto partecipa anche un terzo straordinario partner, ACI Vallelunga, che garantisce la logistica dei test”

Perché realizzare un nuovo test per auto elettriche?
Alla domanda risponde Salvatore Freni Direttore di ITAE-CNR “Una valida e sostenibile strategia di sviluppo dei trasporti che possa da un lato rispondere alla crescente richiesta di movimentazione e dall’altro ridurre l’impatto in ambito urbanistico e territoriale non può non tenere conto delle nuove tecnologie disponibili e dei miglioramenti ottenuti nel campo dei sistemi di accumulo dell’elettricità. Il CNR-ITAE da lungo tempo opera sui sistemi di propulsione elettrici e/o ibridi che risultano essere apparati ideali per le auto di nuove generazione”.

La prima prova è già stata eseguita con il test della Renault Zoe, la berlina a 5 posti e 100% elettrica, sul circuito del centro guida sicura ACI-SARA di Vallelunga. Il veicolo è stato “passato ai raggi X” per determinarne prestazioni, dinamica e punti forza e poter fornire una doppia valutazione, dal punto di vista ambientale e da quello economico.

E sono in programma numerosi altri test di veicoli elettrici ed ibridi con l’intento di fornire, nel tempo, un panorama completo dell’offerta presente sul mercato italiano. Il terreno di prova sarà ovviamente sempre quello di Aci Valleunga.

“Abbiamo creduto fin da subito – afferma Alfredo Scala, direttore generale di ACI Vallelunga – alla necessità di creare un nuovo e scientifico protocollo di test per i veicoli, soprattutto per quelli dotati delle nuove tecnologie di propulsione elettrica ed ibrida, che ancora più necessitano di essere oggetto di una comunicazione chiara ed efficace per il consumatore. Abbiamo accettato con entusiasmo la proposta di essere partner di organizzazioni così qualificate. Le strutture da noi gestite, quella di Vallelunga e quella che si sta per inaugurare a Milano, il Driving Village, sono ideali per effettuare test tecnici e prestazionali, riuscendo sempre a simulare condizioni stradali e di guida assolutamente in linea con quelle reali. La nostra attività di guida sicura è da anni orientata anche ad una guida attenta all’efficienza e all’impatto in generale, con ormai molte aziende che ci richiedono una formazione ECO & Safe per il proprio personale. E poi siamo già da anni impegnati nella tutela ambientale: l’energia elettrica che consumiamo è integralmente prodotta dai nostri impianti fotovoltaici e l’acqua utilizzata per le prove sul bagnato viene riciclata e depurata”

Dopo ogni test, Rinnovabili.it pubblicherà una scheda approfondita in cui verranno riportati gli esami effettuati e risultati conseguiti, le caratteristiche di ricarica e la localizzazione delle stazioni e delle colonnine di e-charger, unitamente alle offerte commerciali e alla Tabella dei risparmi. “Ci auguriamo – conclude Spagnolo – che questo nuovo servizio acceleri la diffusione della viabilità elettrica indispensabile per la qualità ambientale delle nostre città”.

CONSULTA LA SCHEDA RIASSUNTIVA DELLA RENAULT ZOE ALL’INDIRIZZO: http://www.rinnovabili.it/mobilita/test-auto-elettriche-renault-zoe-prova-667/

GUARDA IL VIDEO DELLA PROVA: https://www.youtube.com/watch?v=USnJsxlk_K8

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Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na₂S_x come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

“Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

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L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. 

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.