La Provincia verso un piano energetico provinciale

La Provincia di Reggio Emilia scende in campo per chiedere al Governo un cambio di rotta in merito ai tagli agli incentivi sulle energie rinnovabili, recentemente decisi con un decreto del ministro allo Sviluppo Romani. Durante l’incontro organizzato ieri pomeriggio nella Sala del Consiglio provinciale a sul tema dello sviluppo energetico locale e mercato delle fonti rinnovabili, l’assessore all’Ambiente Mirko Tutino ha espresso la volontà di un confronto con gli operatori interessati sugli effetti del decreto del Governo e su un piano energetico provinciale: “Mentre L’Europa cerca di ridurre il proprio fabbisogno dal petrolio investendo sulle fonti rinnovabili, l’Italia invece è ferma e priva di strategie – ha detto – La Provincia, assieme agli enti locali reggiani, promuoverà un Piano per ridurre i consumi e sfruttare appieno le fonti energetiche pulite che il nostro territorio mette a disposizione. Oggi abbiamo trovato negli operatori economici e nelle parti sociali un valido interlocutore per iniziare un confronto sul Piano energetico provinciale. Promuovere una politica forte su questi temi è un dovere che abbiamo nei confronti delle future generazioni”.

“Il decreto Romani ha rotto le certezze che si avevano in merito di rinnovabili e gli effetti si sono fatti sentire nelle piccole media imprese reggiane”, ha affermato Sauro Benassi, direttore di Koinos Cna. Un aspetto messo in risalto anche dall’assessore Tutino: “Molti esponenti del Governo hanno dichiarato che il taglio agli incentivi colpisce solamente grandi lobby ed è finalizzato a ridurre le bollette dei cittadini, ma conoscendo il nostro territorio possiamo dire che i primi danneggiati di questo provvedimento sono i cittadini e le piccole e medie imprese del nostro territorio che stavano uscendo dalla crisi aprendo nuove attività o riconvertendo altre produzioni alle rinnovabili”.

“Nel settore del fotovoltaico – ha aggiunto il direttore di Koinos – dallo scorso anno gli ordinativi sono cresciuti finché, all’uscita del decreto, lo scorso mese sono scesi a zero, con casi di disdette e, quindi, perdite ed investimenti saltati. Inoltre, quello delle rinnovabili è stato uno dei pochi settori a Reggio dove si assumeva, da questo mese invece le aziende sono in cassa di integrazione”. Benassi cita a proposito il caso di un’azienda che si occupa di fotovoltaico di Carpineti, dove Koinos ha degli uffici di produzione: “ Lo scorso anno era attiva, vi lavoravano 12 persone. Ora la produzione è ferma, con lo stabilimento pieno pile di pannelli a causa di ordini inevasi”.

Per questi motivi la posizione della Provincia di Reggio Emilia sulle fonti rinnovabili è chiara: “Dal 2006 ad oggi, solo nel campo del fotovoltaico, sono più di 2.000 le richieste di allacciamento elettrico per produrre energia e sono prevalentemente impianti a tetto di piccole dimensioni – ha affermato l’assessore Tutino – A Reggio sono a rischio 56 milioni di euro di investimenti, 46 dei quali realizzati dalla Provincia e dagli altri enti locali del territorio per ricoprire di pannelli le scuole, le palestre e tantissimi altri edifici pubblici. Questi investimenti che rischiano di saltare nel campo del fotovoltaico avrebbero prodotto energia pulita per circa 15 mila famiglie reggiane”.

“A livello nazionale gli incentivi pesano su ogni famiglia per circa 24 euro l’anno, molto meno di quanto si paga sommando lo smantellamento delle centrali nucleari dismesse nel 1986, i contributi per il noto Cip 6, le agevolazioni alle Ferrovie dello stato ed ai ‘certificati verdi’ destinati ai produttori di energia fossile. Il 72% degli impianti è di piccole dimensioni. Chi investe su questo settore deve avere garanzie precise: i capitali necessari, spesso attivati con finanziamenti bancari, non possono essere soggetti agli umori del Governo in carica. Anche nei paesi dove gli incentivi sono stati meno elevati perché gli impianti più diffusi, dello Stato ci si può fidare e sia i cittadini che le imprese possono calcolare i tempi di ritorno dei loro investimenti senza temere sorprese. Nel lungo periodo il settore deve vivere senza incentivi, ma a questo risultato ci si deve arrivare come in Germania, con incentivazioni definite nel tempo e senza norme retroattive che compromettano investimenti già avviati”.

All’incontro ha partecipato anche l’assessore alle risorse del Comune di Reggio Emilia Ugo Ferrari: “Il settore è bloccato a causa del decreto, ma la città vuole giocare la scommessa con l’integrazione di efficienza, risparmio ed energie rinnovabili: gli strumenti di pianificazione che abbiamo ci permettono di orientare la città in questa direzione”.

Hanno risposto all’invito della Provincia anche Arturo Tornaboni di Iren Rinnovabili e Giuseppe Mastropiero, responsabile area fonti rinnovabili per Nomisma Energia. Per Tornaboni “il decreto Romani crea incertezza e dimostra che non vi è un progetto chiaro in materia di rinnovabili. Tra l’altro, è opportuno specificare che vi è diversità tra le fonti rinnovabili. Oltre al fotovoltaico, ci sono anche le biomasse, una delle fonti di energia più produttive: la nostra regione, per esempio, si trova su un giacimento di nitrato, che offre ingenti quantità di biomassa da sfruttare”.

“Sullo stop agli incentivi sul fotovoltaico, dobbiamo chiederci a cosa sono serviti questi soldi se poi li si toglie – ha detto Mastropiero – Quale strategia c’è stata sulle rinnovabili? Se si continuasse con incentivi al fotovoltaico come si è fatto, in due anni si dissiperebbe la possibilità di investire su altre energie rinnovabili: ci sono stati troppi incentivi sul fotovoltaico rispetto alla reale dinamica del mercato, ma la soluzione non può essere quella di tagliarli così all’improvviso”.

Sullo sviluppo energetico e le fonti rinnovabili, la riflessione dell’assessore provinciale all’Ambiente Tutino si ampia a livello europeo. “Se l’Europa deve ridurre il proprio fabbisogno dal petrolio, questo problema, come dimostra la Francia, non si risolve con un costoso e pericoloso piano per tornare al nucleare. La Germania investe sulle rinnovabili 12 volte l’Italia ed il settore in quel paese conta già quasi 300 mila addetti. Bastano questi dati per comprendere l’utilità di politiche pubbliche a sostegno delle rinnovabili: il ritardo si recupera solamente correndo più degli altri”.

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“.