Oneri FER in calo per caro prezzi e scadenza incentivi

ARERA stima che i costi derivanti dall’incentivazione delle rinnovabili nel 2022 siano pari a circa 9,5mld, in calo dai 10,7mld del 2021 e dagli 11,5mld del 2020

Pubblicato il rapporto sullo stato di utilizzo e integrazione delle rinnovabili italiane

(Rinnovabili.it) – Gli oneri FER nelle bollette italiane continueranno a calare. E parte del motivo è da cercare negli attuali alti prezzi dell’energia. Lo spiega ARERA nel rapporto sullo “Stato di utilizzo e di integrazione degli impianti di produzione alimentati dalle fonti rinnovabili e di generazione distribuita. Anno 2020-2021”. Il documento (pdf) riporta, tra le altre cose, anche i dati aggiornati sull’impatto degli strumenti di sostegno alle green energy, in termini di quantità di energia elettrica incentivata e di oneri coperti tramite le bollette elettriche.

Si scopre così che, escludendo i regimi commerciali speciali (ritiro dedicato e scambio sul posto), nel 2020 gli oneri fer sono arrivati a quota 11,5 miliardi di euro, per una quantità di energia elettrica incentivata pari a circa 62 TWh. Il dato, ancora di preconsuntivo, appare in lieve crescita rispetto 2019, nonostante la piccola riduzione dei volumi (-1,2TWh).

Il trend però è pronto a cambiare già da quest’anno. “Sulla base dei dati di stima aggiornati a metà settembre 2021, – scrive ARERA – i costi derivanti dall’incentivazione delle fonti rinnovabili sono complessivamente attesi in riduzione, fino a circa 10,7 miliardi di euro (a sostanziale parità di energia complessivamente incentivata)”. Il motivo? Il caro energia. Gli attuali sistemi di sostegno delle rinnovabili italiane – feed in tariff o feed in premium variabili – agganciano infatti l’incentivo al mercato elettrico. Ciò permette di ridurre il costo associato in caso di un aumento dei prezzi con cui l’energia viene venduta sul mercato rispetto una specifica tariffa base.

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Questo significherà che nel 2022 l’effetto sarà ancor più consistente. Dal momento che la quantità di energia incentivata con la tariffa ex certificati verdi è rilevante (circa 23 TWh) per l’anno 2022, il boom dei prezzi elettrici di quest’anno comporterà una altrettanto importante riduzione del costo di questi sussidi nel 2022 rispetto al 2021, stimabile in 1,17 miliardi di euro.

“Nell’ipotesi che il prezzo medio di mercato del 2022 sia pari a circa 108 €/MWh, si stima che i costi derivanti dall’incentivazione delle fonti rinnovabili nel prossimo anno siano pari a circa 9,5 miliardi di euro, in ulteriore riduzione rispetto ai 10,7 miliardi di euro del 2021 e ai 11,5 miliardi di euro del 2020, a fronte dell’aumento stimato di produzione incentivata fino a circa 63,6 TWh”.

Indipendentemente dal mercato tuttavia, per gli oneri FER l’Authority stima una costante diminuzione dei costi imputabile al progressivo termine del periodo di diritto all’incentivo per alcuni impianti. In questo caso gli effetti più evidenti si avranno a partire dal 2023 e, ancora di più, dal 2027 (per la fine ti tutti i sussidi del secondo Conto Energia).

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“.