Il GSE pubblica il Rapporto delle Attività 2010

Nel rapporto delle attività vengono evidenziati i diversi ruoli del GSE, sottolineando l'impegno a favore della produzione di energia da fonte rinnovabile e della diffusione degli impianti

(Rinnovabili.it) – Il Gestore dei Servizi Energetici (GSE) ha pubblicato il Rapporto delle Attività 2010 evidenziando uno spiccato impegno ed interesse a favore della diffusione di impianti energetici per lo sfrutttamento delle fonti energetiche rinnovabili.

Oltre a gestire il sistema di incentivazione per i nuovi impianti che entrano in esercizio, la società si occupa di gestire lo Sportello del Consumatore di energia seguendone le problematiche, tematiche che nel tempo hanno consolidato il ruolo del GSE come servizio per la collettività.

All’interno del rapporto vengono quindi descritte tutte le attività che il Gestore ha condotto nel corso dell’anno passato, con particolare attenzione alla trasparenza e alla chiarezza dei contenuti al fine di fornire un documento utile a delineare il panorama energetico italiano e il contributo del GSE, particolarmente attento allo sviluppo e alla diffusione di impianti per la produzione di energia da fonte rinnovabile.

Nel solo 2010 infatti al GSE sono pervenute 90mila richieste di incentivazione per nuovi impianti fotovoltaici in esercizio per un totale di 2,3 GW di potenza, numeri che rapresentano il doppio di quanto istallato alla fine del 2009, a dimostrazione di un crescente interese per le FER. Alla fine del 2010 in Italia si sono contati circa 160 mila impianti pv per una potenza istallata complessiva di 3,5 GW con incentivi erogati di circa 2.000 GWh prodotti da fotovoltaico per un totale di 800 milioni di euro.

Nonostante il sole sia la fonte energetica maggiormente sfruttata anche per le altre FER è stata evidenziata una crescita di interesse e di conseguenza di potenza istallata, con aumenti significati nell’idroelettrico e a seguire eolico, biogas, gas di discarica e bioliquidi che hanno avuto anche accesso ai sistemi di Certificati Verdi e alle Tariffe Onnicomprensive. Nel corso del 2010 sono stati infatti emessi ben 20 milioni di CV per la produzione di energia elettrica da fonte alternativa, ai quali vanno aggiunti un milione di Certificati destinati agli impianti di cogenerazione in abbinamento alle reti di teleriscaldamento.

Per le Tariffe Onnicomprensive gli impianti che ne hanno avuto accesso hanno ottenuto la somma complessiva di 320 milioni di euro, a fronte di una produzione di 1.200 GWh. Per gli impianti alimentati sia a FER che a fonti assimilate che usufruiscono del meccanismo CIP 6 si è registrata invece una diminuzione del numero delle convenzioni e della potenza istallata con una produzione che nel 2010 ha toccato 37.700 GWh, corrispondenti ad una remunerazione di 4.100 milioni di euro.

Ma per il GSE CIP 6 e Tariffa Onnicomprensiva non sono stati gli unici metodi di gestione energetica. A questi  infatti si vanno ad aggiungere il Ritiro Dedicato e lo Scambio sul Posto per una gestione energetica totale di 50.000 GWh con ricavi pari a 3,3 miliardi di euro. In aumento anche i controlli effettuati dal Gestore che nel 2010 si è occupato di più di mille impianti verificandone i requisiti di idoneità all’ottenimento degli incentivi per un totale di 2500 MW istallati.

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“.