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Davide Tabarelli, petrolio record: é l’ora delle rinnovabili?

Dagli argomenti del "Festival delle Scienze 2008 - CoScienza globale”, i temi del petrolio delle energie alternative, insomma le soluzioni energetiche de "l'era del dopo petrolio", alle parole di un grande esperto di mercati dell'energia che abbiamo intervistato per voi

Proverbio dell’Arabia Saudita: mio padre cavalcava un cammello io guido un auto mio figlio guiderà un aereo a reazione, suo figlio cavalcherà un cammello La fine del petrolio è una certezza. Prima o poi si esaurirà. Ed è altrettanto certo che si esauriranno anche carbone e gas: estrarre i fossili diventerà troppo costoso. Da questo dato ha preso le mosse la conferenza Energia, quali fonti nell’era del post petrolio? che si è tenuta nell’ambito del “Festival delle scienze 2008. CoScienza globale” in corso all’Auditorium di Roma fino al 20 gennaio. Il “picco del petrolio” è già arrivato, anzi ci siamo in pieno. La curva dell’oro nero inizia a scendere proprio tra il 2006 e il 2010. Lo assicura Ugo Bardi, fondatore della sezione italiana dell’Associazione per lo studio del picco del petrolio (Aspo). E la disponibilità di greggio scende, non perché il petrolio è finito, ma perché è terminato quello a buon mercato. “Le materie prime ci sono, è il sistema economico che è strangolato dalla mancanza di energia. In più, gestiamo male le risorse esistenti”. Nel mondo, oggi, si consumano 1000 barili di petrolio al secondo. Un dato impressionante. D’altronde, “per avere una mucca di 5 quintali servono 6 barili di petrolio”, spiega Vincenzo Balzani, Docente di chimica presso l’Università di Bologna, e cita il famoso proverbio saudita (vedi sopra). La domanda mondiale di energia cresce costantemente. E crescerà sempre più, considerando lo sviluppo economico e demografico di Cina e India. Infatti “ogni minuto, nel pianeta, nascono 24 cinesi e 32 indiani”, precisa lo studioso. Anche se, per ora, 1 americano consuma quanto 15 indiani o 30 africani. Allora come fare? La risposta degli studiosi è semplice: non potremo in alcun modo far fronte alla domanda energetica se non svilupperemo rapidamente un sistema integrato di energie alternative e non inquinanti. E per far questo bisogna inventare, scoprire, innovare, investendo in tecnologia e ricerca. Come hanno fatto in California con i pannelli fotovoltaici, per esempio, racconta Daniel Kammen, professore di energia alla Berkeley University. “Se tutti gli Stati Uniti adottassero un piano come quello avviato della California, si avrebbe una riduzione della Co2 dell’80% nei prossimi 45 anni. Anche stati come l’Arizona e il New Mexico vi stanno lavorando”. Nel frattempo, per sicurezza, bisognerà imparare a cavalcare il cammello… Ma a questo proposito siamo andati a sentire su questi scottanti temi, un esperto come *Davide Tabarelli*, presidente di “Nomisma Energia”

Flavia Marimpietri – *Il 2008 è iniziato con il greggio che ha sfondato il tetto record dei 100 dollari. Si aprono le scommesse: alcuni sono certi che tra un anno, a dicembre 2008, il petrolio sarà a 200 dollari. Lei quanto punta?*

*Davide Tabarelli* – “Io da tre anni punto a prezzi più bassi degli attuali di circa 15-20 dollari al barile, ma è tre anni che sbaglio. Posso dire che nel 2000 ero uno dei pochi che prevedeva prezzi al rialzo, ma al di sotto dei 40 dollari. In questo momento di prezzi straordinariamente alti non si può essere che ribassisti. Perché dobbiamo supporre che il mercato, se esiste, col tempo porti ad un riequilibrio. Cosa che per il momento, drammaticamente, non si vede. Per cui quando vedo 90, 95, 100 dollari al barile non mi stupisco, come non mi stupirei di 150. L’ipotesi più probabile è che scenda a 80 dollari”.

FM – *Lei ha detto che la cosa più preoccupante, quella che rende il nostro sistema economico più vulnerabile, è la rigidità sia della domanda che dell’offerta ad aggiustarsi ai segnali di prezzo. Questo cosa vuol dire, ce lo può spiegare?*

*DT* – “L’Italia è il sesto principale paese consumatore di petrolio al mondo. Abbiamo una domanda mondiale di petrolio che è rigida agli aumenti dei prezzi, cioè non da segni di voler calare. È sempre molto forte. Abbiamo un’offerta che per ragioni varie non aumenta. Un po’ perché i paesi produttori non vogliono le compagnie straniere, le Sette Sorelle, un po’ perché le Sette Sorelle, fra cui anche la nostra Eni, non investono a sufficienza. Perché fanno parte delle degenerazione finanziaria di puntare solo all’utile a breve termine. Sono necessari, invece, grandi investimenti per sviluppare più capacità produttiva e tirare fuori il petrolio che c’è. Perché ce n’è ancora moltissimo sotto terra di petrolio”.

FM – *Dare slancio alle fonti rinnovabili è una scelta strategica per motivi di sicurezza, diversificazione energetica e tutela ambientale. Ma le fonti rinnovabili non sono tutte uguali, né per costo né per ricadute sul sistema industriale italiano. Quale è l’impatto sull’economia del paese delle diverse fonti alternative e quali sono le più competitive?*

*DT* – “Per le rinnovabili, 10-20 anni fa, avevamo un problema di prezzo: costavano di più rispetto ai combustibili fossili. Oggi, invece, grazie all’aumento del prezzo del petrolio e al miglioramento tecnologico, il divario si è annullato e il loro costo si è allineato con quello dei fossili. Il problema è che gli impianti di fonti rinnovabili catturano solo una piccolissima frazione dell’energia elettrica che consumiamo, per ragioni derivate dal Secondo principio della termodinamica. In pratica, non considerando le fonti rinnovabili tradizionali come l’idroelettrico di grandi dimensioni, la quota di rinnovabili “nuove”, come eolico e fotovoltaico, non va attualmente sopra il 2%. E nei prossimi anni si spera raggiunga il 5%”.

FM – *Quindi per il raggiungimento degli obbiettivi di Kyoto arriverà prima il nucleare di IV generazione che le rinnovabili?*

*DT* – “Io credo, purtroppo, di si”.

FM – *Politica, lobby del petrolio o quelle del gas: chi frena di più le fonti rinnovabili?*

*DT* – “Io darei la colpa principale al Secondo principio della termodinamica, poi, certamente, ci sono le lobby del petrolio e del carbone”.

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Rinnovabili • filiere delle rinnovabili

Decreto FERX, gli stakeholder chiedono più chiarezza e trasparenza

Il Ministero dell'Ambiente pubblica gli esiti della consultazione pubblica sul Decreto Ministeriale FER X, chiusa lo scorso settembre. Dai 46 soggetti partecipanti emerge l'esigenza di conoscere per tempo tutte le informazioni utili alla programmazione degli investimenti nelle rinnovabili. Chiesti chiarimenti sul processo autorizzativo e sulle tempistiche

decreto ferx
Foto di Rabih Shasha su Unsplash

Decreto FERX, nuovi spunti di riflessione

Servono maggiori informazioni sui coefficienti sul prezzo d’aggiudicazione, sui criteri di priorità, sulla documentazione per l’accesso al meccanismo e sulle tipologie di interventi ammessi. In particolare quando si tratta di progetti di “rifacimento” e “potenziamento”. Queste alcune delle principali richieste emerse dalla consultazione pubblica sul Decreto FERX. La scorsa estate il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza energetica aveva pubblicato lo schema del provvedimento per una raccolta di pareri da parte degli stakeholder, con l’obiettivo di condividerne le logiche. Oggi il MASE rende noti gli esiti di tale consultazione puntando i riflettori sugli spunti e le richieste emerse da parte dei 46 soggetti partecipanti. 

Gli esiti della consultazione pubblica

Ricordiamo che il Decreto FERX nasce con lo scopo di definire un meccanismo di supporto espressamente dedicato ad impianti a fonti rinnovabili con costi di generazione vicini alla competitività. Come? Tramite contratti CfD a valere sull’energia elettrica prodotta dagli impianti. Con un accesso diretto per quelli di taglia inferiore al MW, e tramite aste al ribasso per quelli di taglia uguale o superiore al MW. Ed è proprio su queste due modalità che arrivano le prime considerazioni.

Per la maggior parte dei soggetti che hanno risposto alla consultazione, il contingente di 5 GW per gli impianti FER ad accesso diretto non sarebbe sufficiente, soprattutto vista la grande attenzione che stanno ricevendo al livello di investimento i sistemi di piccola taglia.

Per quanto riguarda l’accesso tramite asta, invece, il parere generale condivide i contingenti individuati, che secondo l’ultima bozza pubblicata oggi sarebbero: per il fotovoltaico 45 GW; per l’eolico di 16,5 GW; per l’idroelettrico di 630 MW; per i gas residuati 20 MW. “Tuttavia – si legge nel documento del MASE – congiuntamente alla risposta positiva sono state proposte diverse modifiche (aumento di uno specifico contingente, creazione di nuovo contingente, meccanismi di riallocazione della potenza non assegnata, ridefinizione dei contingenti al fine di favorire lo sviluppo dei PPA, etc.)”. Tra gli spunti emersi c’è la proposta di contingenti separati tra il fotovoltaico a terra e sul tetto.

Proposti nuovi requisiti di accesso e tempistiche

In tema requisiti d’accesso, alcuni soggetti chiedono l’incremento della soglia di potenza per l’accesso diretto, l’aggiunta dei criteri ESG, la reintroduzione del requisito specifico che attesti la capacità finanziaria ed economica di chi partecipa al meccanismo del Decreto FERX.

Con riferimento ai tempi massimi individuati per la realizzazione degli interventi, la consultazione ha evidenziato un forte distaccamento con le aspettative degli operatori. Per quanto detto diversi soggetti propongono per una o più fonti l’innalzamento dei tempi previsti, chiedendo di tenere in considerazione parametri quali, la potenza e/o la tipologia d’intervento, l’ottenimento dei titoli autorizzativi, i tempi di realizzazione della connessione e quelli dovuti agli approvvigionamenti, che sottolineano, potrebbero oltretutto determinare un aumento dei costi, visto anche i meccanismi incentivanti”, si legge ancora nel documento.

Per i tempi di comunicazione della data d’entrata in esercizio dell’impianto, emerge nel complesso l’esigenza di un prolungamento, aggiungendo da più 60 giorni a 12 mesi. Viene anche evidenziata una certa contrarietà all’obbligo per gli operatori di impianti rinnovabili non programmabili che stipula un contratto CfD ad abilitarsi alla fornitura dei servizi di dispacciamento.

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Rinnovabili • batteria ibrida al sodio

Dalla Corea la batteria ibrida al sodio che si ricarica in pochi secondi

Un gruppo di scienziati del KAIST ha sviluppato una batteria a ioni di sodio ad alta energia, ad alta potenza e di lunga durata

batteria ibrida al sodio
Foto di danilo.alvesd su Unsplash

Quando le batteria a ioni sodio incontrato i supercondensatori a ioni sodio

Arriva dalla Corea del Sud la prima batteria ibrida al sodio in grado di battere la tecnologia a ioni di litio a mani basse. Con ottime prestazioni lato di capacità di accumulo, potenza, velocità di carica e durata, come dimostra l’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Energy Storage Materials (testo in inglese).

Nel 2020 le batterie a ioni sodio (Na+) hanno raggiunto prestazioni comparabili a quelle degli ioni di litio in termini di capacità e durata del ciclo in condizioni di laboratorio. Da allora il segmento ha continuato a macinare grandi progressi, spinto dall’esigenza globale di trovare una tecnologia di accumulo più economica delle ricaricabili al litio e meno dipendente dalle attuali catene di approvvigionamento dei materiali critici. L’ultimo grande risultato nel campo è quello segnato da un gruppo di scienziati del KAIST, il Korea Advanced Institute of Science and Technology.

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Il team guidato dal professor Jeung Ku Kang del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali ha messo a punto una batteria ibrida agli ioni di sodio dalle prestazioni eccellenti e in grado di ricaricarsi in pochi secondi. Il segreto? Un’architettura che integra materiali anodici propri delle batterie con catodi adatti ai supercondensatori.

Batteria ibrida al sodio, prestazioni record

In realtà non si tratta di un approccio nuovo. Gli stoccaggi ibridi con Na+ sono emersi negli ultimi anni come una promettente applicazione nel campo dell’energy storage in grado di superare i punti deboli degli accumulatori a ioni di sodio più conosciuti.

Tradizionalmente questo metallo è usato e studiato in due tipi di dispositivi di stoccaggio: batterie e condensatori. Le prime, come spiegato poc’anzi, forniscono oggi una densità di energia relativamente elevata ma sono caratterizzate da una lenta cinetica di ossidoriduzione, che si traduce in una bassa densità di potenza e una scarsa ricaricabilità. I secondi invece hanno un’elevata densità di potenza dovuta all’accumulo di carica tramite rapido adsorbimento di ioni superficiali, ma una densità di energia estremamente bassa.

Tuttavia unire le due tecnologie impiegando catodi di tipo condensatore e degli anodi di tipo batteria, non ha dato subito i risultati sperati. La causa è da ricercare soprattutto nello squilibrio cinetico tra i due tipi di elettrodi.

Nuovi materiali per catodo e anodo

Per arginare il problema il team sudcoreano ha utilizzato sviluppato un nuovo materiale anodico con cinetica migliorata attraverso l’inclusione di materiali attivi fini nel carbonio poroso derivato da strutture metallo-organiche. Inoltre, ha sintetizzato un materiale catodico ad alta capacità e la combinazione dei due ha consentito lo sviluppo di un sistema di accumulo di ioni sodio che ottimizza l’equilibrio e riduce al minimo le disparità nei tassi di accumulo di energia tra gli elettrodi.

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La cella completamente assemblata supera per densità di energia le batterie commerciali agli ioni di litio e presenta le caratteristiche della densità di potenza dei supercondensatori. Nel dettaglio la batteria ibrida al sodio si ricarica rapidamente e raggiunge una densità di energia di 247 Wh/kg e una densità di potenza di 34.748 W/kg. Inoltre gli scienziati hanno registrato una stabilità del ciclo con efficienza Coulombica pari a circa il 100% su 5000 cicli di carica-scarica.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • fotovoltaico materiale quantistico

Fotovoltaico, ecco il materiale quantistico con un’efficienza del 190%

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

fotovoltaico materiale quantistico
via Depositphotos

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“.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.