Il commento di GBC alla Strategia Energetica Nazionale

Molti i punti affrontati nel documento di sintesi a partire dal sistema edificio-impianto sino ad arrivare alla mobilità elettrica: i pro e i contro della SEN secondo il GBC Italia

(Rinnovabili.it) – Si è tenuta ieri presso il Ministero per lo sviluppo Economico l’audizione di GBC Italia (Green Building Council) in merito alla Strategia Energetica Nazionale, in consultazione pubblica proprio in questi giorni.

Chiara sin da subito la posizione dell’associazione che sottolinea, sin dal principio, l’importanza di un procedimento unitario e nazionale atteso ormai da troppo tempo, per impedire una volta per tutte interpretazioni soggettive ed incertezza strategica, capace di generare unicamente ricadute negativa sull’intero sistema nazionale.

Obiettivi comunitari

Tra le prime osservazioni, espresse dal GBC in merito alla bozza della Strategia Energetica Nazionale in visione al Ministero, ritroviamo il riferimento alle politiche energetiche auspicate a livello europeo riferite in particolar modo agli obiettivi comuni di riduzione delle emissioni entro il 2020, secondo il GBC poco valorizzati all’interno del documento in esame.

“Riteniamo imprescindibile – si legge al’interno del documento di analisi del GBC – porre tra le motivazioni di fondodello sviluppo del settore energetico la salvaguardia del clima e della sostenibilitàambientale del Paese. Solo così si può traguardare un obiettivo di reale svilupposostenibile dell’economia”.

Il settore edile

Partendo da questi presupposti il GBC esprime la chiara necessità di introdurre, all’interno della Strategia Energetica Nazionale, criteri di valutazione precisi e puntuali che possano aiutare nell’idividuazione di quelli che sono i processi produttivi o i prodotti stessi, ancora legati a forme di “energia grigia” e che di conseguenza comportano un forte dispendio di  risorse di varia natura ed un aumento delle emissioni nocive. Trattandosi del GBC il commento si riferisce prima di tutto al comparto edile, al ciclo di vita dei materiali da costruzione ed alla necessità di incentivare quei prodotti che invece consentono di risparmiare sui consumi energetici (materiali  per l’isolamento  degli  edifici)  o che permettono di produrre energia rinnovabile (PV o solar / thermal panels).

“Molto spesso le cause dell’inefficienza energetica degli edifici stanno in una non corretta  progettazione  del  complesso  ‘edificio-impianto’;  la  strategia energetica nazionale non può non prevedere un’attenzione particolare a tale aspetto, promuovendo con il massimo impegno iniziative che vadano a supporto di una sempre  più  marcata  integrazione  nella  progettazione  delle diverse competenze”.

In questo contesto le riflessioni del GBC vanno poi a sottolineare l’importanza di una  pluralità di sperimentazioni e tecnologie destinate a promuovere l’efficienza energetica, un obiettivo essenziale se si vuole puntare su edifici e materiali “green”, valorizzando la competitività del mercato italiano.

La tempistica

Purtroppo è la mancanza di un “orizzonte temporale a lungo termine” a colpire prima di tutto l’attenzione di GBC Italia che vorrebe invece vedere l’Italia quale “leader del processo di trasformazione dell’economia in green economy, […] evitando di svolgere un ruolo  di  ‘follower’, bensì  posizionando  il  nostro  Paese  come  leader,  nella definizione di uno scenario energetico completamente sostenibile dai punti di vista ambientale, economico e sociale”.

La mobilità elettrica

Un settore di determinante importanza che deve entrare nella programmazione nazionale strategica, visti i notevoli obiettivi ad oggi raggiunti da questo comparto. Rappresentando un valido sistema di “accumulo decentrato”, le auto elettriche permetterebbero di compiere un notevole passo avanti nel raggiungimento di performance elevate e soprattutto monitorabili anche a lungo tempo.

Efficienza Energetica

Un altro tasto dolente individuato da GBC Italia si riferisce appunto all’efficienza energetica soprattutto indirizzata al sistema edificio-impianti, dove purtroppo la normativa nazionale e la Strategia Energetica, appaiono ancora troppo arretrate rispetto a quanto richiesto a livello comunitario. Certificazioni energetiche approssimative, procedure frammentate tra regione e regione, mancanza di terzialità negli organi di rilascio degli attestati energetici e soprattutto la mancanza di un monitoraggio costante e super partes, sono i punti che la Strategia Nazionale dovrebbe risolvere prima di tutto.

Formazione mancante

Secondo quanto espresso dal GBC, nel documento è assente il tema della “formazione continua” e delle competenze degli attori coinvolti, esprimendo invece la necessità di un sistema di accreditamento delle singole professionalità e di conseguenza, degli enti preposti alla verifica.

Il documento si conclude poi con alcune risposte alle principali domande poste nel testo in consultazione, spaziando dal tema dei Certificati Bianchi sino alle singole competenze assegnate a Stato e Regione, auspicandosi la possibilità di permettere a GBC Italia, di mettere a disposizione le proprie competenze per ultimare i processi di recepimento delle direttive europee, coinvolgendo l’associazione anche nella definizione dei disegni di legge e dei decreti rivolti agli aspetti più concreti (detrazioni 50-55%, Sistema “Casa Qualità, Certificati Bianchi).

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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“.