Cala il sipario su EnergyMed

Si è conclusa a Napoli la mostra-convegno sulle fonti rinnovabili e sull’efficienza energetica organizzata dall’Agenzia Napoletana Energia e Ambiente

Si è chiusa sabato la quarta edizione di EnergyMed, l’attesissimo appuntamento organizzato dall’ANEA (Agenzia Napoletana Energia e Ambiente) che si è ormai consolidato come uno dei più importanti eventi “mediterranei” del settore. Un evento nel suo genere “unico nel Sud Italia e nel Mediterraneo”, come ha dichiarato *Aniello Palumbo,* assessore all’Energia del Comune di Napoli, secondo cui EnergyMed costituisce “l’occasione per approfondire le problematiche energetiche e favorire lo scambio di buone prassi sulle tematiche relative a fonti rinnovabili, al risparmio energetico e alla mobilità sostenibile. La fiera ha la sua forza nel gruppo promotore della manifestazione che rappresenta la perfetta sinergia tra Enti Pubblici, imprese, Università, associazioni e tecnici”. Prima novità di questa edizione, il “cambio di ritmo”: dal prossimo anno l’esposizione avrà cadenza annuale e non più, come è stato finora, biennale.
L’evento, che si è svolto ancora una volta alla Mostra d’Oltremare di Napoli, ha accolto gli operatori del settore delle rinnovabili ed efficienza energetica ma anche “semplici utenti che desiderano essere informati sugli sviluppi del settore e su come questi possano tradursi in vantaggi individuali e collettivi”, come ha spiegato *Gennaro Improta,* Presidente del Comitato Tecnico Scientifico di EnergyMed. Tra i padiglioni anche quest’anno hanno trovato posto le tre sezioni dedicate all’edilizia efficiente con _Ecobuilding_, al recupero di materia ed energia dai rifiuti nella sezione _Recycle_ e alla mobilità sostenibile all’interno di _MobilityMed._ Oltre allo spazio espositivo di oltre 9.000 mq che ha accolto 200 aziende espositrici, si è potuto partecipare al Teatro Mediterraneo della Mostra d’Oltremare e a numerosi appuntamenti tra convegni, dibattiti e workshop, che hanno promosso la sostenibilità energetica ed ambientale. Durante il convegno inaugurale _“I finanziamenti dell’Unione Europea per le Energie Rinnovabili e per l’Efficienza Energetica”_, tenutosi in sala Italia al Centro Congressi, è stato presentato un documento riepilogativo dei principali programmi europei di finanziamento per l’Energia. I dati confortanti per l’Europa pongono l’Italia come fanalino di coda tra i paesi comunitari, con una crescita che ci ha portato dal 5.7% al *9.5% del consumo di energia rinnovabile*. Durante il convegno sono anche stati consegnati i premi *EnergyMed,* riconoscimento per la migliore installazione di un impianto fotovoltaico, e *Nino Alfano*, dedicato ai laureandi del biennio 2009/2010 la cui tesi trattassero il tema _“La Indoor Environmental Quality e la sostenibilità ambientale”._

Tra gli eventi clou anche il convegno organizzato da Federambiente dal titolo _“Da rifiuti a risorse. La cultura del Riciclo”,_ durante il quale sono stati presentati i dati sulla provincia di Napoli circa il ciclo integrato dei rifiuti; dati che mostrano come il 64% della popolazione non raggiunge il 25% della raccolta differenziata di rifiuti – la soglia prevista per legge- mentre sono solo 29 su 92 i comuni che risultano sotto il tetto indicato. Si segnalano, tra le molte, alcune iniziative quali *_Roadshow GoPedelec_* dedicata alla mobilità sostenibile e consistente in una prova di biciclette elettriche a pedalata assistita per collaudare dal vivo un mezzo di trasporto ecologico e funzionale; sempre in tema di mobilità *_Test drive Low Emission_* che dava la possibilità di guidare una vettura elettrica a metano e a gpl. Ad elaborare un piano di riduzione e compensazione delle emissioni di CO2 della fiera ci penserà invece la società E-Cube, con il percorso _“Obiettivo Meno Emissioni”. Nel Centro Congressi del Teatro Mediterraneo sono stati 15 gli appuntamenti per la sezione dedicata a workshop e convegni, che è oramai un valido punto di riferimento per imprese, istituti di ricerca, esperti del settore, istituzioni ed Università. Interessanti anche i punti informazione “info point energia” per il risparmio energetico: del tema “Conto Energia” per il fotovoltaico si è occupato quello del GSE (Gestore Servizi Elettrici); il POI Energia (Programma Operativo Interregionale) invece rispondeva sulla produzione di energia da fonti rinnovabili nelle 4 Regioni Convergenza (Campania, Calabria, Puglia e Sicilia). E infine Energy Network rete per il risparmio energetico che ha presentato la nuova iniziativa che facilita alle imprese l’accesso agli incentivi dei Certificati Bianchi.

*GIRANDO TRA GLI STAND* L’area espositiva ha fornito il giusto spazio alle tecnologie solari compresa la trigenerazione solare, che fornisce la tecnologia capace di soddisfare tutte le esigenze energetiche (elettricità, calore e fresco) di qualsiasi utenza (civile, terziario ed industriale). Tra le molte proposte esposte ne scegliamo alcune che hanno colpito la nostra attenzione per la novità del prodotto come nel caso di Neaheliopolis realizzatrice di una tenda fotovoltaica per esterni che, grazie all’uso di sensori è capace di verificare la quantità di sole e vento adattando quindi l’estensione della tenda stessa. La tenda fotovoltaica Aurora è in grado di catturare i raggi solari anche riflessi e di commutarli in energia elettrica (1 kWp) e consentendo quindi l’accesso al conto energia. Nel padiglione dedicato alle fonti rinnovabili, Ecobuilding, in mostra _Sunmodule Plus_, modulo fotovoltaico ad alta stabilità e sicurezza, con potenza maggiore di quella nominale capace di fornire valore aggiunto alla prestazione energetica. Per gli edifici situati in aree soggette a vincoli ambientali e paesaggistici, la Tecnosolar promuove i _Solyndra_, moduli fotovoltaici a impatto ambientale zero, senza supporti aggiuntivi e senza fissaggi a pavimento, con una resa del 20% in più rispetto ai normali moduli a silicio cristallino. La Micro-Vett, partner della Fiat ha presentato il _Fiorino Electric_ che monta batterie ai polimeri di litio di nuova generazione che consentono una ricarica di 30 minuti con 200 Km di autonomia invece delle classiche 8 ore del gel di piombo. Presentata dalla Peugeot la nuova _iOn,_ un’automobile al 100% elettrica, che è stata commercializzata già dalla fine del 2010, l’auto è in grado di raggiungere la velocità di punta 130 km, e può ricaricarsi in sole sei ore da una normale presa da 220 volt per un’autonomia di 160 chilometri su circuito urbano. La ASSORIMAP (Associazione Nazionale Riciclatori e Rigeneratori di Materie Plastiche) ha presentato invece in anteprima mondiale la campagna _Second Life Project,_ nella quale propone una shopping bag in tessuto che viene prodotta utilizzando soltanto materiale proveniente dal riciclo di bottiglie di plastica.

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“.