Costruire edifici a basso consumo: i vincitori

E’ “Casa Alimonta” di Spiazzo il progetto vincitore della seconda edizione del concorso “Costruire edifici a basso consumo” organizzato dall’APE, l’Agenzia provinciale per l’energia. Oggi, presso la Sala convegni di Trento Fiere, in via Briamasco, la cerimonia di premiazione con il vicepresidente ed assessore all’ambiente della Provincia autonoma di Trento, Alberto Pacher.
“Questo premio – ha detto Pacher – ha certamente un valore simbolico per chi ha voluto investire in questa direzione, ma indica anche la strada di una vocazione economica. La Provincia punta fortemente in un settore decisivo quale è quello del risparmio energetico. Metteremo in campo mezzo miliardo di euro per la riqualificazione energetica del nostro patrimonio edilizio proprio per avere strutture virtuose che emettano di meno e consumino di meno. Risorse importanti per sostenere l’economia di un settore produttivo che speriamo sappia specializzarsi sempre più. Ci siamo posti l’ambizioso obiettivo di ridurre del 50 per cento le emissioni entro il 2020 e in questo senso l’impegno dell’APE non è soltanto uno sforzo amministrativo ma si pone come punto di riferimento giustamente ambizioso per queste politiche”. Accanto a Pacher il presidente dell’Associazione artigiani e piccole imprese, Roberto De Laurentis; Giacomo Carlino, dirigente del Servizio Pianificazione Energetica e Incentivi e Roberto Bertoldi dell’Agenzia Provinciale per l’Energia.
L’obiettivo del concorso è la conoscenza e la divulgazione delle buone pratiche progettuali e realizzative di edifici costruiti in provincia di Trento che presentino le migliori prestazioni di tipo energetico, unitamente a caratteri formali coerenti con le architetture del territorio. Nel corso della premiazione c’è stata l’illustrazione del progetto vincitore e dei progetti maggiormente significativi. Gli elaborati dei progetti sono in esposizione alla Fiera Domo 2011 presso lo stand dell’Agenzia provinciale per l’energia.

Ecco i progetti vincitori e segnalati alla seconda edizione del concorso “Costruire edifici a basso consumo – Conoscenze tecniche, integrazione delle competenze, comunicazione del progetto”.

PROGETTO VINCITORE
Casa Alimonta – Spiazzo
Committente: arch. Raffaele Alimonta
Progettista: arch. Raffaele Alimonta, p.i. Walter Dallago
Impresa esecutrice: Valentini e Terzi snc, F.lli Borghesi snc.
Il progetto ha riportato complessivamente il miglior punteggio, derivato da un edificio di buone prestazioni in tutte le aree di valutazione con particolare riguardo alla performance energetica e ambientale.

PROGETTO SEGNALATO PER LA PRESTAZIONE ENERGETICA
Casa Perlot – Fai della Paganella
Committente: sig.ra Caterina Perlot.
Progettista: arch. Paolo Bertotti, p.i. Lorenzo Piazzera
Impresa esecutrice: ILLE Prefabbricati spa, Mottes Luca-Impianti termoidraulici
Il progetto ha guadagnato la menzione nel settore della Prestazione energetica per aver realizzato una serie di interventi coordinati, energeticamente molto efficaci e ben integrati nell’organismo edilizio.

PROGETTO SEGNALATO PER L’INNOVAZIONE TECNOLOGICA
Caserma VV. FF. Volontari – Fai della Paganella
Committente: Comune di Fai della Paganella
Progettista: Studio BBS, ingg. Grisenti e Guzzi
Impresa esecutrice: Impresa Caliari Giuseppe e C. snc, Impianti Elettrici Giacca srl
Il progetto ha guadagnato la menzione nel settore della Innovazione tecnologica per aver realizzato una forte integrazione fra le esigenze funzionali e impiantistiche attraverso un sistema avanzato di telegestione e telecontrollo.

PROGETTO SEGNALATO PER L’ARCHITETTURA E LA COMUNICAZIONE
Ristrutturazione edificio ex colonia – Zambana
Committente: Comune di Zambana
Progettista: arch. Beltrami e Dellanna, p.i. Lorenzo Piazzera
Impresa esecutrice: LEGNO PIU’ CASE S.p.a.
ll progetto ha ottenuto la menzione per aver realizzato l’edificio rispettando i valori architettonico – identitari originari della preesistenza ed averne reso con convincente modernità le coerenze figurative. Il progetto ha guadagnato altresì la menzione nel settore della Comunicazione per l’illustrazione completa ed efficace dell’insieme degli interventi realizzati.

PROGETTO SEGNALATO PER LA QUALITA’ REALIZZATIVA DELLE IMPRESE
Casa Rossi – Commezzadura
Committente: sigg. Vilma e Domenico Rossi
Progettista: arch. Chiara Bertoli, p.i. Walter Dallago
Impresa esecutrice: Fanti Davide snc, Termoidraulica Rossi
Il progetto ha meritato una menzione particolare in virtù di una elevata qualità realizzativa delle soluzioni edilizie ed impiantistiche, rappresentativa del livello raggiunto dalle imprese più avanzate.

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“.