Il World Architecture Festival 2013 torna premiare i migliori esempi di architettura contemporanea del mondo. Dei 15 finalisti solo uno riceverà l’ambito premio.

(Rinnovabili.it) – Nel magico scenario di Marina Bay Sands a Singapore, si stanno svolgendo in questi giorni i World Architecture Festival 2013, uno dei più importanti eventi dedicati all’architettura contemporanea.

Dei 15 finalisti delle rispettive categorie, solo un progetto uscirà vincitore del concorso, aggiudicandosi il titolo di miglior progetto realizzato o in corso di realizzazione del mondo.

La shortlist degli edifici realizzati

La Giuria internazionale avrà il compito di analizzare sia gli esempi di architettura contemporanea effettivamente costruita, che i progetti futuri o in corso di realizzazione.

Ciò che unisce tutti gli edifici già realizzati è l’attenzione ai materiali impiegati, alle scelte architettoniche adottate, l’utilizzo di impianti o accorgimenti per produrre energia pulita e le strategie passive adottate per ridurre i consumi.

The Left-Over-Space House (Australia), Cox Rayner Architects, Casey and Rebekah Vallance  – categoria Building House

Un esempio di riqualificazione urbana in dettaglio, che ha permesso di ristrutturare un vecchio cottage trasformandolo in un esempio unico di architettura residenziale ad alta efficienza, dove gli occupanti sono l’elemento più importante della progettazione.

28th Street Apartments (USA), Koning Eizenberg Architecture – Building Housing

Collocata a Los Angeles, quest’architettura contemporanea parte dalla ristrutturazione di uno storico edificio YMCA, arrivando a guadagnarsi anche la certificazione LEED Gold. La struttura è stata progetta per ridurre il più possibile i consumi energetici, consentendo l’accesso anche ad inquilini senza particolari risorse economiche. Dal giardino pensile alla protezione solare in alluminio contrapposta alla facciata esterna, questa architettura contemporanea mette in atto una serie di strategie progettuali passive.

University of Exeter: Forum Project (UK), Wilkinson Eyre Architects – categoria Building Higher Education and research category

Il team di Wilkinson Eyre Architects partecipa alla finale con il progetto per l’Università di Exeter realizzata come un grande spazio collettivo, sviluppato attorno al “corridoio verde” centrale, una via pedonaloe coperta che attraversa il sistema. La copertura è in legno, dotata di una serie di aperture trasparenti in ETFE, un particolare polimero capace di lasciar passa i raggi luminosi senza surriscaldare l’ambiente interno.

The Blue Planet (Danimarca), 3XN – per la categorie Building Display 

Il nuovo Acquario Nazionale della Danimarca, progettato dai celebri 3XN si ispira al tema dell’acqua in movimento adattandosi al promontorio sul quale si inserisce grazie al particolare trattamento della facciata esterna, ricoperta da 33.000 piccole scaglie di alluminio a forma di diamante. L’involucro altamente isolato e le strategie energetiche fanno di quest’architettura contemporanea un ottimo esempio di efficienza.

Statoil Regional and International offices (Norvegia) a-Lab – categoria Building Office

Pur essendo destinato ad una compagnia petrolifera, questo stabilimento progettato da a-Lab e situato a pochi chilometri da Oslo, incorpora in se una grandissima quantità di caratteristiche green, come i 1.600 elementi prefabbricati con finestre integrate che caratterizzano la facciata, l’elevata coibentazione termica, i pannelli fotovoltaici della copertura e gli accorgimenti impiantistici per ridurre gli sprechi, portando l’edificio ad un consumo massimo di soli 103 kWh/mq/anno.

Emporia (Sweden), Wingardh Arkitektkontor Building Shopping

Per la categoria commerciale è l’edificio’Emporia di Malmo ad aggiudicarsi la vittoria. Un centro commerciale dove sono i colori a fare la differenza, partendo dalla facciata dorata fino ad arrivare agli interni blu, rossi e verdi. NoI volumi articolati culminano con un giardino pensile sulla copertura.

Fontys Sports College (Netherlands) Mecanoo International Building Schools

Tra gli edifici a destinazione scolastica il migliore è stato giudicato il Fontys Sports College, di Mecanoo International. Destinato a promuovere l’educazione allo sport, questo edificio è praticamente autonomo nei suoi consumi, grazie all’impianto per la produzione di energia ed alla cisterna per il recupero dell’acqua piovana.

Sancaklar Mosque (Turkey), EAA – Emre Arolat Architects

La Moschea Sancaklar ha vinto tra gli edifici a destinazione religiosa. E’ una sorta di grotta realizzata in pietra naturale dove gli elementi naturali sono reinterpretati per dare forma alla credenza religiosa.

Tra gli edifici ancora in costruzione i finalisti sono:

Future Projects Health category – New Sulaibikhat Medical Center (Kuwait) AGi Architects

Future Projects House category – Meditation House (Lebanon), MZ Architects

Future Projects Commercial Mixed Use category – New Office in Central London (UK), Allford Hall Monaghan Morris

Future Projects Office category – Selcuk Ecza Headquarters (Turkey), Tabanlioglu Architects

Future Projects Leisure-Led Development category – Singapore Sports Hub (Singapore), Singapore Sports Hub Design Team (Arup Associates + DP Architects + AECOM)

Future Projects Masterplanning category – Earls Court Masterplan (UK) Farrells

Future Projects Infrastructure category – Brisbane Ferry Terminals Post-Flood Recovery (Australia), Cox Rayner Architects

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. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

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“.