SEN2030, i primi commenti tra (mezzi) applausi e (piene) bocciature

Dal Movimento 5 Stelle e dalle principali associazioni ambientaliste arrivano i primi giudizi al documento di programmazione energetica nazionale. Il verdetto? Si doveva fare di più

(Rinnovabili.it) – A pochi minuti dalla firma del decreto sulla strategia energetica nazionale SEN2030, arrivano già i primi commenti dal mondo ambientalista e politico. Il documento è essenziale non solo per la dimensione nazionale dello sviluppo energetico, ma anche per quello che sarà il ruolo italiano nella sfida climatica  europea e globale.

In questo contesto, spiega il WWF, la scelta  Governo di fissare ‘l’obiettivo politico’  del phase out del carbone nel 2025, va considerata una  “una prima vittoria per il clima e per la salute dei cittadini”. Un punto d’inizio, sottolinea l’associazione del Panda, non di arrivo. “Ora, però, è necessario che alla dichiarazione della SEN seguano provvedimenti e politiche”. Tra gli aspetti positivi della nuova Strategia energetica nazionale, il WWF sottolinea anche l’obiettivo del 55% di energia elettrica da fonti rinnovabili entro il 2030, che dovrà essere necessariamente accompagnato “da adeguati sistemi di accumulo che devono essere efficienti e sinergicamente funzionali anche a sistemi di generazioni sempre più distribuita”. Uno degli aspetti più critici del documento è rappresentato dalla scelta di continuare a puntare sul gas, regalandogli il ruolo di vettore delle transizione energetica “La letteratura scientifica ci dice invece come il gas, seppur dotato di performance ambientali migliori del carbone, non debba essere oggetto di massicci investimenti in una fase di transizione già iniziata e avanzata, giacché questo impedirebbe di puntare sulle tecnologie a zero carbonio e, quindi, non consentirebbe di conseguire gli obiettivi climatici stabiliti dall’accordo di Parigi”.

Una decisione che oggi bacchetta anche Greenpeace: “Non possiamo pensare di sostituire il carbone con il gas naturale”, spiega il direttore esecutivo di Greenpeace Italia, Giuseppe Onufrio “bisogna investire in smart grid, efficienza energetica e rinnovabili, per limitare al minimo indispensabile il ricorso al gas e la costruzione di nuove infrastrutture come gasdotti o rigassificatori, visto che questo andrebbe anche contro i dichiarati obiettivi di indipendenza energetica”. Quello che l’associazione chiede è che vengano dati ai cittadini gli strumenti per far parte della rivoluzione energetica da protagonisti, vestendo i panni di quei energy citizen citati dalla Commissione Europea nel suo Pacchetto Energia. Altra nota dolente il nuovo meccanismo di capacità: “In Europa l’Italia si dice favorevole al capacity payment, ossia al finanziamento con soldi pubblici di centrali a carbone e a gas, senza alcuna restrizione”, aggiunge Onufrio.

È secco il No che arriva dal senatore pentastellato Gianni Girotto, secondo cui gli obiettivi su rinnovabili ed efficienza energetica sono del tutto insufficienti, così come scarsi sono gli strumenti per raggiungerli. “La Sen approvata questa mattina dal governo seppur contiene alcune integrazioni rispetto alla proposta non cambia nella sostanza l’orientamento politico tenuto in questa legislatura di difesa di un modello energetico centralizzato. In contraddizione con gli obbiettivi europei e gli accordi internazionali sul clima e l’energia la Sen mantiene il dominio delle fonti fossili spingendo troppo sul gas che necessita della realizzazione di nuove infrastrutture e saranno non solo sotto utilizzate ma anche pagate con l’incremento dei costi della bolletta dei consumatori”.

Anche il MoVimento 5 Stelle alla Camera dei Deputati sottolinea le pericolose lacune presenti nel documento. “Zero carbone ma non si dice una parola sulle fossili: è necessaria la exit strategy per uscire dal petrolio. Visione che al governo dei lobbisti manca del tutto. Si parla di diversificazione delle fonti per giustificare infrastrutture inutili come il Tap e anzi si aggiunge che non tollereranno stop da parte dei comuni. Pugno duro quindi. Certamente ora bisognerà aspettare gli atti veri e propri, per ora  è un elenco di desiderata, uno spot che viene bene per il clima da campagna elettorale, ma le premesse non sono buone. Oltretutto non ci sarà tempo per i decreti attuativi e intanto nella stabilità non c’è alcuna misura strutturale che pianifichi e organizzi l’attuazione della Sen”.

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“.