Vivere sostenibile: la mobilità nei distretti industriali

Si è tenuto oggi, martedì 21 settembre, nella sala commissioni della Provincia di Reggio Emilia, il meeting d’avvio del progetto europeo IMOSMID “Modello integrato di gestione sostenibile della mobilità nei distretti industriali”.

Il progetto, coordinato dalla Provincia di Reggio Emilia e della durata di 3 anni (settembre 2010 – agosto 2013), ha ottenuto un finanziamento dalla Commissione europea nell’ambito del Programma europeo LIFE+ 2009 – Azione Politica e Governance, con una quota pari ad oltre 820 mila euro.

IMOSMID mira ad individuare e definire un modello innovativo di governo locale degli spostamenti, ispirato a criteri di mobilità sostenibile. L’idea è quella di cercare di soddisfare la crescente domanda di servizi supplementari di Trasporto Pubblico Locale (TPL) e di ridurre l’uso di veicoli privati.

L’elemento di eccellenza del progetto è rappresentato dall’obiettivo di coniugare il tema trasportistico con quello energetico, andando alla ricerca di sistemi che consentano di utilizzare energia proveniente da fonti rinnovabili e prodotta nel nostro territorio, nello specifico nel distretto industriale di Correggio.

Il progetto svilupperà l’attivazione di servizi di car pooling per gli spostamenti casa-lavoro, l’attivazione di servizi innovativi, ad esempio il trasporto a chiamata, attraverso l’utilizzo di autobus ibridi – alimentazione elettrica e metano/combustibile da fonte rinnovabile. Si punta allo sviluppo ed alla diffusione dei mezzi elettrici o a bassa emissione, con produzione da fonte rinnovabile, in quanto sono mezzi che contengono al massimo le emissioni il cui sviluppo e diffusione rispetto ai sistemi tradizionali permette di migliorare la qualità dell’aria.

Per la realizzazione delle attività, la Provincia di Reggio Emilia, in qualità di leader-coordinatore, lavorerà con il supporto dei partner del progetto che hanno preso parte al meeting d’avvio: l’Agenzia Locale per la Mobilità di Reggio Emilia, il Comune di Correggio, EN.COR, la Regione Emilia-Romagna e la Provincia di Barcellona (Spagna).

La Provincia di Reggio Emilia sta attuando politiche ed iniziative che vanno in questa direzione, in particolare attraverso il supporto dell’Unione europea che, oltre al progetto europeo IMOSMID, sosterrà anche un altro progetto, REZIPE, finanziato sul Programma europeo Central Europe. Questo secondo progetto europeo, anch’esso della durata di 3 anni, mira a sostenere il passaggio a mezzi di trasporto più puliti ed efficienti attraverso diversi progetti pilota, fra cui la costruzione di una stazione di ricarica per auto elettriche alimentata ad energia solare presso il parcheggio TIL della Stazione S.Stefano (Viale Regina Elena).

Un altro importante progetto, in attuazione, è il progetto GIM (Gestione Informata della Mobilità), che si propone di installare un sistema satellitare per il controllo dei veicoli del trasporto pubblico, per l’informazione agli utenti sul percorso ed orari -includendo quindi informazioni su eventuali ritardi e criticità – dei bus extraurbani ed urbani, attraverso pannelli informativi alle fermate. Per questo progetto è prevista la realizzazione di una centrale operativa tecnologica per la gestione in tempo reale della flotta degli autobus al fine di migliorare sempre più il servizio e l’informazione all’utenza. Partecipano al GIM molti partener: quasi tutte le Province ed i Comuni capoluogo dell’Emilia-Romagna e Marche, oltre ad altri importanti Enti quali Milano, Roma, Venezia e Firenze. La Provincia di Reggio Emilia è capofila degli Enti della Regione Emilia-Romagna e Marche.

Nei prossimi 3 anni continueranno poi le iniziative di Mobilità Sostenibile promosse dalla Provincia: dall’attuazione del Piano della Mobilità a quello delle Piste Ciclabili, dalla Mappatura del rumore da traffico delle strade provinciali al Piano spostamento Casa – Lavoro.

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“.