Piano per il sud: la svolta ecologia promessa da Provenzano

Produzione energetica, economia circolare, mobilità sostenibile, settore agricolo e gestione forestale. Questi gli ambiti della svolta ecologica prevista dal Ministero per il Sud e la Coesione territoriale, per livellare le disparità regionali ed eliminare il divario Nord-Sud.

Nel novero degli obiettivi prioritari del Piano per il Sud appaiono anche clima e ambiente, tra novità e consuetudini.

(Rinnovabili.it) – Recentemente presentato dal ministro per il Sud e la Coesione territoriale, Giuseppe Provenzano, il Piano per il Sud ha l’obiettivo di contribuire ad una crescita sostenibile ed inclusiva che, nell’ambito della più ampia strategia Europa 2020, riduca le disparità regionali presenti nel territorio italiano. Tra queste, il divario Nord-Sud è di certo la questione più urgente.

Per raggiungere questo scopo, si è deciso di puntare su pochi obiettivi prioritari e imbastire una programmazione strategica orientata ai risultati, attraverso l’identificazione di criteri di valutazione e indicatori che siano in grado di misurare lo sviluppo del Mezzogiorno, creando al contempo un ambiente favorevole e delle precondizioni adeguate alla piena realizzazione delle potenzialità di sviluppo dell’area. Il clima e l’ambiente rientrano tra gli obiettivi prioritari, al punto che le azioni in questa direzione, previste dal documento (.pdf) rilasciato dal Ministero per il Sud e la Coesione territoriale, vengono indicate con l’espressione “svolta ecologica”. Nello specifico, il documento individua cinque ambiti di intervento, tutti in linea con la strategia europea sul clima.

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In primo luogo, il Piano per il Sud avanza la proposta di un “reddito energetico” per le famiglie. Andando nel dettaglio, si tratterà della realizzazione di un Fondo Nazionale Reddito Energetico per l’acquisto di impianti fotovoltaici. Il Fondo è suddiviso in due tipologie: i contributi in conto capitale, per la concessione di incentivi diretti all’acquisto degli impianti fotovoltaici; l’individuazione di garanzie per i finanziamenti bancari finalizzati all’acquisto degli impianti. Il Fondo dovrebbe così incentivare la diffusione delle energie rinnovabili e, soprattutto, la produzione distribuita su piccoli impianti di autoconsumo, riducendo sia i consumi, sia ‘l’insicurezza energetica’ delle fasce più povere della popolazione.

Il reddito energetico sarà attuato dal Ministero dello Sviluppo Economico, che realizzerà un decreto in cui saranno indicate le modalità di coinvolgimento dei gestori energetici e la definizione di un meccanismo di “scambio sul posto”, vale a dire il processo di compensazione dell’energia elettrica prodotta e immessa in rete con quella prelevata e consumata in un momento successivo. Il funzionamento del “reddito energetico”, in sintesi, ricalca la sperimentazione avvenuta l’anno scorso nel comune di Porto Torres, il primo progetto di fondo rotativo fotovoltaico in Italia.

Oltre alla produzione energetica, un’azione del Piano per il Sud è dedicata all’economia circolare. Nello specifico, il processo di riciclo e riuso riguarderò i prodotti per l’igiene della persona. Lo scopo è creare una rete a partire dall’individuazione di città pilota in cui installare dispositivi per la raccolta differenziata accessibili in remoto con alimentazione al 100% sostenibile. In questo caso, le Regioni saranno responsabili per le autorizzazioni relative agli impianti di trattamento dei rifiuti e i Comuni si occuperanno dell’organizzazione e dell’affidamento dei servizi di raccolta differenziata per i prodotti igienici.

Regioni e Comuni saranno anche i principali attuatori del potenziamento del trasporto pubblico sostenibile, al fine di migliorare le condizioni di servizio per i pendolari e ridurre la congestione del traffico. In particolare, si guarderà al trasporto ferroviario con l’acquisto di nuovo materiale rotabile e l’elettrificazione di alcune linee ancora a diesel, e al trasporto metropolitano e suburbano attraverso l’aumento del numero di vagoni e l’ammodernamento del parco esistente. Inoltre, gli enti locali saranno accompagnati, attraverso assistenza tecnica, nella definizione dei PUMS (Piani urbani per la mobilità sostenibile).

Un occhio di riguardo viene riservato anche al settore agroalimentare, cercando di rafforzar la produzione e la trasformazione nelle aree a vocazione agricola del Mezzogiorno. In questo caso, la strategia scelta è piuttosto classica: aumentare gli investimenti e stanziare risorse per l’incentivazione dei contratti di filiera e di distretto. Anche nel caso della gestione forestale, la strategia principale prevede “l’affiancamento finanziario” per prevenire il dissesto idrogeologico attraverso l’opera di manutenzione del patrimonio forestale e stimolare le filiere dedicate al sistema legno-energia. Principali beneficiari saranno i Consorzi forestali.

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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“.