Rinnovabili • Italy Climate Report 2020

Italy Climate Report 2020, una tabella di marcia climatica per l’Italia

Quaranta 40 misure green in 7 settori economici italiani, per raggiungere la riduzione del 55% delle emissioni di gas serra al 2030

Italy Climate Report 2020
Foto di Free-Photos da Pixabay

Presentato l’Italy Climate Report 2020, l’eco-bussola per i finanziamenti della ripresa

L’Italia ha rallentato il ritmo della decarbonizzazione. Dopo un decennio di buone performance sul lato emissivo (-27% di gas serra dal 2005 al 2014), la lotta climatica nazionale ha tirato il freno. E negli anni dal 2014 al 2019, in concomitanza con una timida ripresa economica, si è raggiunto appena l’1,6% di riduzione delle emissioni.

A sottolinearlo è l’Italy Climate Report (ICR) 2020, il documento presentato stamane alla Conferenza Nazionale sul clima. L’evento è stato organizzato da Italy for Climate, l’iniziativa promossa dalla Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile e da un gruppo virtuoso di imprese (Chiesi, Conou, Davines, e2i, ERG, illy, ING) in preparazione della COP26 dell’Unfccc, e in collaborazione con Regeneration 20|30. E il tema nn poteva che essere quello dell’azione sul clima.

Il rapporto propone una Roadmap climatica per l’Italia, una proposta aperta su cui si intende avviare un confronto con i principali stakeholder nazionali, per far entrare a tutti gli effetti anche il Belpaese nel progetto europeo di prima regione climate neutral del mondo. E nello stesso tempo fornire delle indicazioni di indirizzo per i finanziamenti del Recovery Plan nazionale.

Siamo di fronte a un passaggio epocale – dichiara Edo Ronchi, presidente della Fondazione per lo sviluppo sostenibile. – Se non sapremo tradurre in pratica l’indicazione europea di destinare al clima una quota rilevante dei finanziamenti per la ripresa dalla più grande crisi economica dal dopoguerra, il rimbalzo delle emissioni dopo il crollo del 2020 ci allontanerà di nuovo dai nostri obiettivi. Ma soprattutto sprecheremo una opportunità unica per fare dell’Italia un Paese avanzato ed estremamente competitivo sul principale terreno su cui si giocherà il futuro dell’economia globale, quello della green economy”.

Italy Climate Report parte dall’analisi delle dinamiche più recenti in materie di clima ed energia ed esamina quanto accaduto nel mondo delle fonti rinnovabili. In termini assoluti, l’Italia presenta ancora valori in linea e spesso migliori degli altri grandi Paesi europei, ma negli ultimi anni ha perso slancio; dal 2014 al 2018 le green energy sono cresciute meno del 7%, contro il 14% della media europea e tra il 16 e 18% di Francia, Germania e Spagna. Secondo Andrea Barbabella, coordinatore dell’iniziativa Italy for Climate “Se si confermeranno i trend registrati negli ultimi anni, anche tenendo conto dell’impatto della pandemia, l’Italia non potrà in nessun modo rispettare i propri impegni nella lotta al cambiamento climatico. E’ necessario cambiare passo, moltiplicando gli sforzi e i progressi nel decennio in corso come indicato nella nostra Roadmap. Diversamente, la finestra per rispettare il limite di 1,5°C di riscaldamento globale si chiuderà per sempre”.

La tabella di marcia verso la neutralità carbonica 2050 prevede una riduzione delle emissioni del 55% rispetto al 1990, a fronte del taglio del 19% registrato al 2019. Per fare questo in appena un decennio sarà necessario raddoppiare la produzione di fonti rinnovabili, portandole nel settore elettrico al 67% della produzione nazionale e facendole crescere in modo significativo anche nella generazione di calore e nei trasporti: complessivamente queste dovranno arrivare a soddisfare dal 18% attuale a circa il 40% del fabbisogno energetico nazionale. Ma questo da solo non basterà. Sarà necessario un miglioramento senza precedenti della efficienza energetica, conseguendo al 2030 una riduzione dei consumi energetici del 43% rispetto allo scenario tendenziale di riferimento. Ma anche questo non sarà sufficiente, se non si metteranno in campo azioni per tagliare del 25/30% anche le c.d. emissioni non energetiche, non derivanti cioè dall’utilizzo energetico dei combustibili fossili, prodotte dai processi industriali, dall’agricoltura e dalla gestione dei rifiuti.

Le proposte di Italy for Climate

Per raggiungere questi risultati Italy Climate Report individua in primo luogo sei tipologie di interventi trasversali per così dire “abilitanti”: introduzione di un sistema di carbon pricing; il passaggio da un modello lineare a uno circolare e rigenerativo; forte accelerazione nella ricerca e sviluppo e nella diffusione di soluzioni innovativesemplificazione e razionalizzazione delle procedure e degli iter autorizzativi; promozione della cultura della transizione.

INDUSTRIA – E’ il primo settore per emissioni in Italia (da solo genera un terzo del totale) ma è anche quello che ha registrato il taglio maggiore dal 1990 sia per i miglioramenti dei processi, sia, purtroppo, per il calo della produzione a seguito della crisi del 2008-2009. La Strategia climatica dell’industria prevede un taglio del 46% delle attuali emissioni, da raggiungere contestualmente ad una crescita. È questa la sfida maggiore, che sarà possibile secondo I4C, intervenendo sulla circolarità dei modelli di produzione, su un mix energetico più pulito, più elettrificato e più innovativo (si pensi anche all’idrogeno green) e su azioni mirate per intaccare le emissioni di origine non energetica, che ancora costituiscono 1/4 delle emissioni industriali.

TRASPORTI – In trent’anni i trasporti non hanno ridotto le emissioni, che oggi sono uguali a quelle del 1990,  e restano il secondo settore per CO2 in Italia. Il 90% delle emissioni dei trasporti si producono sulla strada e per la gran parte dalle automobili, a causa della vetustà del parco auto e dell’alto tasso di motorizzazione. Secondo la Roadmap I4C i trasporti dovranno ridurre le emissioni del 30%, uno sforzo inferiore a quello degli altri settori ma molto significativo vista la complessità del contesto. Si dovrà intervenire, fra gli altri, riducendo la domanda di mobilità privata grazie alla sharing mobility e ai nuovi approcci organizzativi (fra cui lo smart working), spingendo sulla mobilità elettrica (con un obiettivo di 5 milioni di auto elettriche immatricolate nel 2030) e sul ricorso al biometano per la transizione del trasporto pesante.

RESIDENZIALE – Nonostante la modesta crescita della popolazione, dal 1990 i consumi di energia del settore residenziale sono aumentati (+23%), mentre le emissioni hanno subito una pari riduzione grazie ad un uso energetico più pulito per il riscaldamento (con shift da gasolio a gas) e al miglioramento del mix elettrico nazionale. Per invertire la rotta energetica registrata fino ad oggi, la Strategia climatica del residenziale avrà come perno la riqualificazione energetica degli edifici (che deve coinvolgere almeno il 3% del patrimonio residenziale ogni anno), con la metà degli interventi in deep renovation estendendo e rafforzando il superbonus al 110%. Gli interventi sul settore residenziale dovrebbero portare ad una riduzione del 53% delle emissioni generate nelle nostre case e un taglio del 20% dei consumi energetici.

TERZIARIO – il terziario (cioè gli uffici, i servizi, gli esercizi commerciali) è l’unico settore in Italia ad aver aumentato significativamente le emissioni (+58% dal 1990 al 2018), in conseguenza del forte sviluppo del settore. È anche quello con la più alta penetrazione elettrica nei consumi, per cui le misure per la Strategia climatica (-58% delle emissioni al 2030, il taglio più alto fra tutti i settori) dovranno puntare sull’integrazione delle fonti rinnovabili elettriche negli edifici e sulla riqualificazione energetica, con un tasso di ristrutturazione di tutti gli edifici pubblici del 3% ogni anno, di cui la metà in deep renovation.

AGRICOLTURA – l’agricoltura genera quasi il 10% delle emissioni nazionali ed è il primo settore per emissioni di metano. Infatti i tre quarti delle emissioni agricole sono di natura non energetica e derivano per la maggior parte dalla gestione degli allevamenti (sia deiezioni che digestione enterica degli animali). Pertanto la Strategia climatica di I4C punta ad una riduzione del 30% delle emissioni di gas serra dell’agricoltura, intervenendo non solo dal lato della domanda (per ridurre il consumo di carne da allevamenti intensivi) ma anche in termini di pratiche agricole a minore impatto ambientale (filiera corta, biologica, dieta animale, etc.) e di interventi per catturare e riutilizzare le emissioni diffuse di metano degli allevamenti.

GESTIONE DEI RIFIUTI – pur contribuendo solo per il 4% alle emissioni nazionali, i rifiuti restano un comparto chiave anche in ottica di recupero e riduzione della pressione sulle risorse naturali. Le emissioni di gas serra generate dalla gestione dei rifiuti (principalmente metano) provengono soprattutto dalle discariche, che dovranno essere oggetto di azioni mirate nel quadro del Pacchetto europeo sull’economia circolare, puntando sulla raccolta differenziata in particolare dell’organico e intervenendo anche sulla captazione delle emissioni di metano diffuse.

GENERAZIONE ELETTRICA (settore trasversale) – la Roadmap I4C prevede una strategia climatica anche per la generazione elettrica che pur non costituendo un settore finale a sé resta cruciale per la transizione verso la neutralità climatica e trasversale a tutti i settori. Basti pensare che grazie al miglioramento del mix di generazione elettrica nazionale, le emissioni prodotte dal consumo di un kWh di elettricità in Italia si sono più che dimezzate in dal 1990 ad oggi, e che grazie a questo molti settori hanno ridotto le proprie emissioni pur mantenendo dei consumi elettrici invariati o addirittura in crescita. Nella Roadmap I4C il taglio delle emissioni elettriche sarà ancora maggiore, con le fonti rinnovabili che arriveranno a coprire il 67% della produzione di elettricità nazionale. Questo sarà possibile solo mettendo a terra nuovi impianti per la generazione elettrica da rinnovabili, in particolare da fonte fotovoltaica ed eolica, con un tasso 7 volte superiore a quello attuale.

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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 • Batterie al sodio allo stato solido

Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

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
via Depositphotos

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 Na2Sx 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 .

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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
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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“.

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