Sviluppo delle energie rinnovabili, l’Italia perde terreno in classifica

Secondo il rapporto annuale di Germanwatch, peggiorano le performance climatiche dell'Italia, oggi solo al 30° posto nella classifica generale. Secondo Legambiente “manca una politica ambientale seria, che mandi in pensione il carbone”

di Andrea Barbieri Carones

Sviluppo delle energie rinnovabili secondo il CCPI 2022

(Rinnovabili.it) – In Italia prosegue a rilento lo sviluppo delle energie rinnovabili, al punto che il paese scende al 30° posto nella graduatoria del Climate Change Performance Index 2022.

Una graduatoria, questa, che ci vede scendere di 3 posizioni anche a causa di una inadeguata politica nazionale in tal senso. Basti pensare, Infatti, che l’attuale Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (Pniec) consente un taglio delle emissioni entro il 2030 di appena il 37% rispetto al 1990. 

Questo il dato sconfortante del rapporto annuale di Germanwatch, CAN e NewClimate Institute sulla performance climatica dei principali paesi del pianeta, che in Italia è realizzato in collaborazione con Legambiente.

Nel rapporto si prende in considerazione la performance climatica di 60 paesi, più l’Unione Europea nel suo complesso, che insieme rappresentano il 92% delle emissioni globali.

Come vengono misurati i risultati raggiunti? Attraverso il Climate Change Performance Index (CCPI), che prende come parametro di riferimento gli obiettivi dell’Accordo di Parigi e gli impegni assunti al 2030. Questo indice si basa per il 40% sul trend delle emissioni, per il 20% sullo sviluppo delle energie rinnovabili e dell’efficienza energetica e per il restante 20% sulla politica climatica.

E non deve servire da alibi il fatto che le prime tre posizioni della classifica non siano state attribuite. Già, perché nessuno dei paesi ha raggiunto i numeri necessari per fronteggiare l’emergenza climatica e contenere il surriscaldamento del pianeta entro la soglia critica di 1,5°C.

Anche se formalmente sul podio non ci sono vincitori, in testa alla classifica ci sono comunque i Paesi scandinavi. Ossia quelli messi meglio nella maratona verso zero emissioni. Danimarca, Svezia e Norvegia, infatti, si posizionano dal quarto al sesto posto, grazie soprattutto al loro grande impegno per lo sviluppo delle energie rinnovabili.

Performance climatiche: migliorano gli Usa, peggiora la Cina

Rimandati – o anche bocciati – i Paesi esportatori e utilizzatori di combustibili fossili come Arabia Saudita, Canada, Australia e Russia.

Laconico il commento di Mauro Albrizio, responsabile ufficio europeo di Legambiente. “Il peggioramento in classifica dell’Italia deve rappresentare un campanello d’allarme. Che sancisca una inversione di rotta”.

Legambiente punta il dito contro il Pniec (il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima 2030) che deve essere subito aggiornato. “Sì, perché bisogna subito ridurre le emissioni climalteranti di almeno il 65% entro il 2030. In linea quindi con l’obiettivo di 1,5°C in meno”. 

Questo significa che occorre andare ben oltre l’obiettivo del 51% previsto dal Pnrr e mettere in soffitta il carbone entro il 2025 senza ricorrere a nuove centrali a gas.

“L’Italia ha a disposizione 70 miliardi, allocati dal Pnrr per la transizione ecologica, da investire per superare la crisi pandemica e fronteggiare l’emergenza climatica. Questo attraverso una ripresa verde fondata su un’azione climatica ambiziosa, in grado di colmare i ritardi del Pniec”. 

La classifica Germanwatch indica che la Cina scivola di quattro posizioni al 37° posto. Questo avviene nonostante lo sviluppo delle rinnovabili.

Ma le sue emissioni continuano a crescere per il forte ricorso al carbone e per la scarsa efficienza energetica del suo sistema produttivo. Ancora più indietro si piazzano gli Stati Uniti, che occupano la 55a posizione, comunque in miglioramento rispetto al 2021.

Tra i paesi del G20, solo Regno Unito, India, Germania e Francia si posizionano nella parte alta della classifica.

E l’Unione Europea? Scivola di sei posizioni al 22° posto, soprattutto per la pessima performance di Ungheria, Polonia, Repubblica Ceca e Slovenia, che si posizionano in fondo alla classifica.

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“.