Rincorrendo altezze impossibili e promettendo sostenibilità ed efficienza, ecco la classifica dei 10 grattacieli che nel 2018 potranno essere considerati i più alti del mondo.

(Rinnovabili.it) –  Ecco una classifica stilata dalla Emporis dei 10 grattacieli attualmente in costruzione pronti a diventare i più alti del mondo futuro.

Se la popolazione mondiale residente nelle città è destinata ad aumentare, l’unica soluzione possibile per non “mangiarci” tutto il suolo libero, è quella di crescere in altezza. I grattacieli saranno dunque la soluzione abitativa del futuro sulla quale i colossi mondiali sembrano già aver posato gli occhi.

La società Emporis ha così immaginato il mondo del 2018, stilando una classifica di quali saranno i grattacieli protagonisti dello skyline mondiale. Come prevedibile il mercato è dominato dalla Cina, che non possiederà il grattacielo più alto, ma il maggior numero dei grattacieli in classifica (ben 7 dei 10), seguita dall’Arabia Saudita e dalla Corea del Sud e da New York.

Il primato oggi appartenente al grattacielo Burj Khalifa a Dubai che vanta un’altezza di non meno di 828 m, ma che è destinata ad essere superata di oltre 100 metri.

SOSTENIBILI E GREEN? –  Ma se l’altezza è la principale caratteristica dei giganti del futuro, la neonata attenzione alla sostenibilità della struttura ed all’efficienza energetica in cantiere ed in pieno utilizzo, sembrerebbe arricchire (per ora solo sulla carta) i progetti di queste strutture. La  qualità green dei grattacieli del futuro più gettonata, sembra essere la scelta di un involucro ad alte prestazioni, talvolta addirittura smart. Segue la scelta impiantistica con sistemi per il recupero delle acque piovane, delle acque grigie ed ovviamente sistemi di produzione energetica altamente efficienti.

Grande interesse anche in direzione dei giardini pensili, impiegati più come mimetizzazione che come spazi verdi, data la loro collocazione ad altezze impossibili.

TRA KINGDOM TOWER E SKY CITY – Il più alto grattacielo del 2018 sarà la Kingdom Tower di Jeddah, in Arabia Saudita, progettata dagli architetti  Adrian Smith + Gordon Gill per raggiungere il record di 1.000 metri d’altezza.

Oltre ad avere una struttura ovviamente adatta a raggiungere una simile altezza, il grattacielo Kingdom Tower sarà dotato di un involucro ad alte prestazioni ‘shadowbox’, realizzato con una stratificazione di materiali tale da consentire il massimo isolamento tra interno ed esterno, eliminando completamente il problema degli sbalzi di temperatura.

Le superfici vetrate saranno tutte basso emissive per ridurre il guadagno solare, mentre un particolare sistema connesso alle facciate permetterà di eliminare umidità e condensa. Una serie di “tasche” interne alla struttura del grattacielo attrezzate a skygarden serviranno creare spazi d’ombra sulla facciata innescando un naturale raffrescamento. Infine il Kingdom Tower dovrebbe essere dotato di un sistema di recupero delle acque grigie ed alimentato da energia pulita e rinnovabile.

In lotta con la Kingdom Tower troviamo il tanto pubblicizzato Sky City, il grattacielo in costruzione a Changsha, in Cina, che promette di battere il record di velocità di costruzione, raggiungendo i suoi 838 metri in meno di 4 mesi.

Kingdom Tower, Jeddah in Arabia Saudita

Progettata da Adrian Smith + Gordon Gill – 1.000 metri – Completamento entro 2018

Sky City, Changsha in Cina

Progettata da Broad Sustainable Building (BSB) – 832 metri – Completamento entro aprile 2014

Ping An International Finance Center, Shenzhen Cina

Kohn Pederson Fox Associates – 660 metri – Completamento entro 2015

Wuhan Greenland Center, Wuhan in Cina

Adrian Smith + Gordon Gill – 636 m – Completamento entro il 2017

Shanghai Tower, Shanghai in Cina

Gensler – 632 metri – Completamento entro il 2014

Goldin Finance 117, Tianjin in Cina

P&T Architects & Engineers –  597 metri – Completamento entro 2015

Lotte World Tower, Seoul in Corea del Sud

Kohn Pederson Fox Associates and Baum Architects, Engineers and Consultants – 556 metri – Completamento 2014

One World Trade Center, New York City

SOM –  541m – Completamento 2013

Chow Tai Fook Centre, Guangzhou in Cina

Kohn Pederson Fox Associates, DLN Architects and Engineers and Guangzhou Design Institute – 530 metri – Completamento entro 2016

CTF Tianjin Tower, Tianjin in Cina

SOM – 530 metri – Completamento entro 2016

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“.