WWF, contro la voracità energetica trasporti a dieta

L’associazione ambientalista invia ai ministeri competenti il dossier contenete 12 mosse per far smaltire al settore dei trasporti il 25-30%

(Rinnovabili.it) – Alla vigilia dell’Earth Overshoot Day, ossia la giornata che segna annualmente l’entrata dell’umanità in una situazione di debito ecologico col Pianeta, il WWF Itali pubblica la sua ricetta personale per mettere a dieta almeno il settore dei trasporti. Reo di dare una mano importante all’iperproduzione di gas serra, possiede in realtà la potenzialità di invertire la tendenza inquinante e aggiungere un meno al bilanciere globale delle emissioni. Il come lo spiega nel dettaglio il rapporto “Potenziale delle misure di riduzione del gas-serra nel sistema dei trasporti italiano”; realizzato con la collaborazione del Gruppo Allianz ed elaborato per il WWF dalla società di ricerca Polinomia il documento ha il pregio di calcolare per la prima volta la quantità di CO2 che verrebbe abbattuta per ciascuno dei 12 interventi proposti per ridurre l’impatto del traffico privato su gomma. Dodici mosse per, un taglio del 25/30% da ottenere nell’immediato futuro e non in un ipotetico scenario a lungo termine.
Se è vero che in Italia il settore dei trasporti oggi rappresentano una quota pari al 28% del totale delle emissioni di gas serra (133 milioni di tonnellate/anno), è anche vero d’altra parte che esistano già azioni praticabili e immediatamente attuabili per circoscrivere la questione che lasciata a se stessa porterebbe per il 2020 ad un apporto di CO2 per questo settore di 180-190 milioni di t/a, con uno scarto del 75-80% rispetto al target di Kyoto.

*Misure Tecnologiche*

* Auto più piccole: Riorientare gradualmente il mercato verso veicoli di medio-piccola cilindrata, come implicito nel target europeo di auto che emettano 140 g di CO2/vkm, che presentano consumi energetici unitari e quindi minori coefficienti di emissione di Co2 (– 1,5 mln di t/a di CO2).
* Auto ibride: Adottare misure di sostegno mirate per i veicoli ibridi, che tengano conto più che le prestazioni teoriche dei veicoli, le performance effettivamente conseguite in contesti d’uso reale (– 2,4 mln di t/a di CO2).

*Misure di riorganizzazione dell’offerta di trasporto*

* Più spostamenti in bicicletta: Oltre metà degli spostamenti della popolazione residente nel Nord Italia (la parte più dinamica del nostro Paese) si sviluppa entro i 10 km. Se solo il 30% di tale componente fosse messa nella condizione di scegliere la bicicletta si otterrebbe un – 2,7 mln di t/a di CO2 su scala nazionale.
* Più viaggi in treno, bus e tram: Migliorare l’offerta di trasporto pubblico attraverso l’integrazione delle reti, degli orari, delle tariffe che consentano un trasferimento dall’auto alla ferrovia del 10% della mobilità al 2020, con un risparmio delle emissioni dell’ordine di 2,4 – 3,5 mln di t/a;
* Più trasporti in nave: Favorire il trasferimento modale del trasporto delle merci, che ha subito un forte incremento legato alla globalizzazione dei mercati, puntando con maggiore decisione sulla navigazione marittima, con un potenziale risparmio di 300 mila/900 mila t/a di CO2;
* Rete stradale intelligente: Potenziare la rete stradale tenendo contro del rapporto tra la localizzazione funzionale delle singole attività economiche e civili (centri commerciali, zone artigianali, industriali ecc.) e le esigenze di mobilità, ottenendo così un risparmio di 90 mln di t/a e comunque un incremento non superiore ai 30 mln di t/a;
* Chi va piano… va lontano: Adottare una riduzione dei limiti di velocità in autostrada in modo da contenere i consumi energetici, l’inquinamento atmosferico e l’incidentalità, nell’ambito di politiche che puntino alla gestione e alla riorganizzazione della rete autostradale e stradale esistente piuttosto che alla costruzione di nuove autostrade, passando dal limite di velocità 130 km/h a 110 km/h. misura che produrrebbe un risparmio di CO2 di 1 mln di t/a;
* City logistik: Sostenere politiche innovative per la riorganizzazione della distribuzione delle merci su scala urbana migliorando l’efficienza, anche energetica, del sistema dei trasporti, e perseguendo l’innalzamento del coefficiente medio di carico dei veicoli industriali del 3% in modo da ottenere su scala nazionale un risparmio di CO2 di 1,5 mln di t/a.

*Misure di governo della domanda di mobilità*

* La tariffa assicurativa equa: pay-as-you-drive (PAYD): Si basa sull’effettivo uso dell’auto e comporta una tariffa marginale decrescente parametrata, ad esempio, ai km percorsi (– 3,7 mln di t/a di CO2)

* Green jobs: gli esperti in mobilità efficiente: Favorire gli operatori che agiscono nel settore della logistica multimodale integrata (MTO = Multimodal Transport Operator) che sappiano realizzare sistemi più efficienti nell’ottimizzazione dei flussi di trasporto e di individuazione dei siti più idonei di stoccaggio delle merci, con un occhio al risparmio energetico, portando su scala nazionale ad una riduzione del 5% delle distanze medie percorse (– 3,2 mln di t/a di CO2).

* Coordinamento tra trasporti e usi del suolo: Introdurre criteri selettivi e/o incentivi che consentano di realizzare espansioni urbane solo nelle aree dove si sviluppi anche la rete di trasporto pubblico. (– 4 mln di t/a di CO2).

* Patti territoriali di accompagnamento a grandi infrastrutture: Definire Patti territoriali con cittadini ed enti locali che consentano di realizzare infrastrutture funzionali a soddisfare una mobilità locale extraurbana e abbiano effetti benefici sulla riqualificazione, sul riordino e sul riuso urbano, con l’obiettivo di intercettare il 5% del volume di traffico suburbano (– 1 mln di t/a di CO2).

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“.