EXPO 2015, il volano di crescita per l’Italia

I ministri Martina e Giannini disegnano le strategie per capitalizzare il dopo Expo. Bracco e Nicolais: l’Esposizione lascerà un’eredità importante  

(Rinnovabili.it) -L’Expo 2015 di Milano sarà un “volano di crescita per il Paese”. Un’opportunità unica e irripetibile per rilanciare l’economia,  accrescere la credibilità, valorizzare conoscenze e competenze della ricerca scientifica italiana, la bellezza dei luoghi, le tradizioni. E dovrà rappresentare anche  una grande occasione di crescita culturale, tecnologica, formativa per il Paese. Un “ricostituente”, insomma, capace di innescare un nuovo “Rinascimento” –  per dirla con le parole di Luigi Nicolais, Presidente del CNR, che  ha ospitato  la presentazione del progetto  interdipartimentale Padiglione Italia – CNR, “Vivaio Ricerca”, nella sede del Consiglio Nazionale delle Ricerche, a Roma. Ventiquattro eventi organizzati come progetti esecutivi, da realizzare con caratteristiche innovative, per “mostrare i risultati e le frontiere delle conoscenze e di raccontarlo in modo intellegibile a tutti i cittadini e ai non addetti ai lavori”, ha detto Nicolais, “comunicando lo sviluppo lungo tre pilastri delle attività di ricerca: Il cibo e l’uomo, Cibo e produttività, Cibo e tecnologie di trasformazione, coordinate dal Direttore del Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari del CNR, Francesco Loreto”.

C’era tutto l’orgoglio e la determinazione di un  Paese che avrà i riflettori di tutto il mondo accesi, per sei mesi, nelle parole dei Ministri delle Politiche Agricole, Maurizio Martina, e dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Stefania Giannini.  Intervenendo alla presentazione – cui ha partecipato anche il Presidente di Expo, Diana Bracco, il Direttore del Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari del CNR, Francesco Loreto e il responsabile delle relazioni Istituzionali di Expo, Alberto Mina –  hanno sottolineato la valenza ineguagliabile di un evento che dovrà racchiudere il germoglio di un’Italia che riparte.

Per il Ministro delle politiche agricole, alimentari e forestali, Maurizio Martina, Vivaio Ricerca – il progetto fra CNR e Padiglione Italia –  “aiuta a disvelare la forza del titolo Nutrire il pianeta, energia per la vita. Alcuni di noi – ha proseguito il Ministro – hanno passato anni, mesi a lottare per dimostrare che al di là   dei cantieri, dei lavori, dei padiglioni, delle strutture fisiche, accanto a questo c’è anche la potenza dei contenuti dell’Esposizione universale. L’Italia – ha detto – ha azzeccato il tema. Sette- otto anni fa si è avuta la lungimiranza di immaginare un’esposizione  universale su un tema, mai così centrale per  lo scenario globale: un grande tema che già oggi influenza le relazioni internazionali e continuerà a farlo in futuro”. La data del 7  febbraio a Milano, che il ministro cita simbolicamente, con l’appuntamento dell’Expo delle idee “segna un po’  – ha spiegato Martina – il punto di svolta che vorremmo proporre al Paese, e che vorremmo che il Paese interpretasse coralmente”. Un Paese chiamato ad acquisire  la consapevolezza che “attorno al tema dell’Expo, l’Italia ha delle cose da dire, da presentare. Può realizzare un apporto forte con i nuovi soggetti oltre confine, ha delle originalità da esprimere”.

Ne è una dimostrazione il progetto Vivaio Ricerca, che esprime  “traguardi di competenze, di conoscenze, di avanzamento che possono fare la differenza per il posizionamento del nostro Paese su vasta scala nei prossimi anni”. “Credo che la tappa espositiva di Milano  debba essere vissuta da ciascuno di noi come un approdo fondamentale nel disegno complessivo della strategia italiana per  il  riposizionamento da qui ai prossimi anni.  Bisogna fare di Expo una leva per aiutare il Paese”, nella consapevolezza che, in quella che sarà “una partita straordinaria, interessantissima”, occorre già pensare a come capitalizzare i risultati del dopo EXPO.  “L’Expo  – ha concluso il Ministro – ha un’anima: le linee, le parole fondamentali, i percorsi che Padiglione Italia ha proposto con quattro grandi chiavi di lettura, fra le quali figura anche il saper fare legato alla ricerca, che è il terreno fondamentale del confronto,   mi fanno ritenere che abbiamo preparato bene questa occasione. Per questo, chiederei a tutti, a poche settimane dall’apertura,  di darci una mano. Qui, l’operazione si fa insieme se ognuno fa la propria parte”.

Un punto di vista condiviso con il Commissario generale di Padiglione Italia e Presidente di Expo, Diana Bracco: “Expo vince solo se c’è dietro un grande lavoro di squadra, che il Governo sta incentivando”,  ha detto il Presidente dell’Esposizione universale, sottolineando che  “il tema dell’innovazione connessa allo sviluppo deve diventare assolutamente un tema popolare”. Quanto ai temi del Padiglione Italia, “sono un avvicinamento alla grande giornata del 7 febbraio,  in cui si discuterà per avere una Carta di Milano,  alla quale l’Italia parteciperà  con gli importanti contributi  sulla nutraceutica, un settore nel quale il nostro Paese eccelle, con scoperte molto importanti nell’ottica della sostenibilità e del miglioramento dell’individuo. Tutto ciò – ha aggiunto Bracco –  sarà l’eredità dell’Expo 2015 e sarà un’ulteriore base per lo sviluppo in Italia”.

Per il Ministro  dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Stefania Giannini, l’opportunità irripetibile dell’Expo, oltre a riverberarsi, nell’immediato, nel sistema della formazione –  due milioni di studenti da tutti Italia visiteranno in maniera organizzata, strutturata e consapevole  l’Esposizione – comporterà, per il mondo della ricerca e dell’istruzione scolastica,  grandi responsabilità nel “dopo Expo”, alla luce delle scelte strategiche che il Ministro si appresta a fare.  “Il mondo della ricerca  – ha spiegato  Giannini –  dovrà concentrasi su due priorità. La prima, consisterà nell’evidenziare quali impegni sarà in grado di assumersi  al  termine dell’Esposizione,  anche alla luce del nuovo Piano Nazionale della Ricerca, strumento strategico, in fase di preparazione, che sarà inscritto in una cornice internazionale, e conterrà un’agenda gerarchicamente ordinata nella quale l’Agroalimentare sarà ai primi posti”. La seconda priorità, consisterà nell’aspettativa europea di un’azione promotrice dell’Italia “verso  un  grande progetto scientifico internazionale che abbia come elementi fondanti acqua e il cibo, con il coinvolgimento  più ampio di tutti gli attori scientifici. Il progetto – ha spiegato il Ministro – il cui acronimo è P.R.I.M.A  – Partnership in Research and Innovation in Mediterranean Area, ha già trovato 14 paesi dell’Unione pronti non soltanto ad essere coinvolti direttamente, ma anche a  cofinanziarlo”. Infine, ha concluso Giannini,  il dopo Expo  avrà un impatto anche nel mondo della formazione, dove saremo impegnati, insieme al Ministro della Salute e al Ministro delle politiche agricole, in un progetto di educazione alla salute, nelle scuole.

Il Ministero dell'Ambiente pubblica gli esiti della consultazione pubblica sul Decreto Ministeriale FER X, chiusa lo scorso settembre. Dai 46 soggetti partecipanti emerge l'esigenza di conoscere per tempo tutte le informazioni utili alla programmazione degli investimenti nelle rinnovabili. Chiesti chiarimenti sul processo autorizzativo e sulle tempistiche

Decreto FERX, nuovi spunti di riflessione

Servono maggiori informazioni sui coefficienti sul prezzo d’aggiudicazione, sui criteri di priorità, sulla documentazione per l’accesso al meccanismo e sulle tipologie di interventi ammessi. In particolare quando si tratta di progetti di “rifacimento” e “potenziamento”. Queste alcune delle principali richieste emerse dalla consultazione pubblica sul Decreto FERX. La scorsa estate il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza energetica aveva pubblicato lo schema del provvedimento per una raccolta di pareri da parte degli stakeholder, con l’obiettivo di condividerne le logiche. Oggi il MASE rende noti gli esiti di tale consultazione puntando i riflettori sugli spunti e le richieste emerse da parte dei 46 soggetti partecipanti. 

Gli esiti della consultazione pubblica

Ricordiamo che il Decreto FERX nasce con lo scopo di definire un meccanismo di supporto espressamente dedicato ad impianti a fonti rinnovabili con costi di generazione vicini alla competitività. Come? Tramite contratti CfD a valere sull’energia elettrica prodotta dagli impianti. Con un accesso diretto per quelli di taglia inferiore al MW, e tramite aste al ribasso per quelli di taglia uguale o superiore al MW. Ed è proprio su queste due modalità che arrivano le prime considerazioni.

Per la maggior parte dei soggetti che hanno risposto alla consultazione, il contingente di 5 GW per gli impianti FER ad accesso diretto non sarebbe sufficiente, soprattutto vista la grande attenzione che stanno ricevendo al livello di investimento i sistemi di piccola taglia.

Per quanto riguarda l’accesso tramite asta, invece, il parere generale condivide i contingenti individuati, che secondo l’ultima bozza pubblicata oggi sarebbero: per il fotovoltaico 45 GW; per l’eolico di 16,5 GW; per l’idroelettrico di 630 MW; per i gas residuati 20 MW. “Tuttavia – si legge nel documento del MASE – congiuntamente alla risposta positiva sono state proposte diverse modifiche (aumento di uno specifico contingente, creazione di nuovo contingente, meccanismi di riallocazione della potenza non assegnata, ridefinizione dei contingenti al fine di favorire lo sviluppo dei PPA, etc.)”. Tra gli spunti emersi c’è la proposta di contingenti separati tra il fotovoltaico a terra e sul tetto.

Proposti nuovi requisiti di accesso e tempistiche

In tema requisiti d’accesso, alcuni soggetti chiedono l’incremento della soglia di potenza per l’accesso diretto, l’aggiunta dei criteri ESG, la reintroduzione del requisito specifico che attesti la capacità finanziaria ed economica di chi partecipa al meccanismo del Decreto FERX.

“Con riferimento ai tempi massimi individuati per la realizzazione degli interventi, la consultazione ha evidenziato un forte distaccamento con le aspettative degli operatori. Per quanto detto diversi soggetti propongono per una o più fonti l’innalzamento dei tempi previsti, chiedendo di tenere in considerazione parametri quali, la potenza e/o la tipologia d’intervento, l’ottenimento dei titoli autorizzativi, i tempi di realizzazione della connessione e quelli dovuti agli approvvigionamenti, che sottolineano, potrebbero oltretutto determinare un aumento dei costi, visto anche i meccanismi incentivanti”, si legge ancora nel documento.

Per i tempi di comunicazione della data d’entrata in esercizio dell’impianto, emerge nel complesso l’esigenza di un prolungamento, aggiungendo da più 60 giorni a 12 mesi. Viene anche evidenziata una certa contrarietà all’obbligo per gli operatori di impianti rinnovabili non programmabili che stipula un contratto CfD ad abilitarsi alla fornitura dei servizi di dispacciamento.

Un gruppo di scienziati del KAIST ha sviluppato una batteria a ioni di sodio ad alta energia, ad alta potenza e di lunga durata

Quando le batteria a ioni sodio incontrato i supercondensatori a ioni sodio

Arriva dalla Corea del Sud la prima batteria ibrida al sodio in grado di battere la tecnologia a ioni di litio a mani basse. Con ottime prestazioni lato di capacità di accumulo, potenza, velocità di carica e durata, come dimostra l’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Energy Storage Materials (testo in inglese).

Nel 2020 le batterie a ioni sodio (Na+) hanno raggiunto prestazioni comparabili a quelle degli ioni di litio in termini di capacità e durata del ciclo in condizioni di laboratorio. Da allora il segmento ha continuato a macinare grandi progressi, spinto dall’esigenza globale di trovare una tecnologia di accumulo più economica delle ricaricabili al litio e meno dipendente dalle attuali catene di approvvigionamento dei materiali critici. L’ultimo grande risultato nel campo è quello segnato da un gruppo di scienziati del KAIST, il Korea Advanced Institute of Science and Technology.

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

Il team guidato dal professor Jeung Ku Kang del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali ha messo a punto una batteria ibrida agli ioni di sodio dalle prestazioni eccellenti e in grado di ricaricarsi in pochi secondi. Il segreto? Un’architettura che integra materiali anodici propri delle batterie con catodi adatti ai supercondensatori.

Batteria ibrida al sodio, prestazioni record

In realtà non si tratta di un approccio nuovo. Gli stoccaggi ibridi con Na+ sono emersi negli ultimi anni come una promettente applicazione nel campo dell’energy storage in grado di superare i punti deboli degli accumulatori a ioni di sodio più conosciuti.

Tradizionalmente questo metallo è usato e studiato in due tipi di dispositivi di stoccaggio: batterie e condensatori. Le prime, come spiegato poc’anzi, forniscono oggi una densità di energia relativamente elevata ma sono caratterizzate da una lenta cinetica di ossidoriduzione, che si traduce in una bassa densità di potenza e una scarsa ricaricabilità. I secondi invece hanno un’elevata densità di potenza dovuta all’accumulo di carica tramite rapido adsorbimento di ioni superficiali, ma una densità di energia estremamente bassa.

Tuttavia unire le due tecnologie impiegando catodi di tipo condensatore e degli anodi di tipo batteria, non ha dato subito i risultati sperati. La causa è da ricercare soprattutto nello squilibrio cinetico tra i due tipi di elettrodi.

Nuovi materiali per catodo e anodo

Per arginare il problema il team sudcoreano ha utilizzato sviluppato un nuovo materiale anodico con cinetica migliorata attraverso l’inclusione di materiali attivi fini nel carbonio poroso derivato da strutture metallo-organiche. Inoltre, ha sintetizzato un materiale catodico ad alta capacità e la combinazione dei due ha consentito lo sviluppo di un sistema di accumulo di ioni sodio che ottimizza l’equilibrio e riduce al minimo le disparità nei tassi di accumulo di energia tra gli elettrodi.

leggi anche Da CATL la prima batteria con degrado zero dopo 5 anni

La cella completamente assemblata supera per densità di energia le batterie commerciali agli ioni di litio e presenta le caratteristiche della densità di potenza dei supercondensatori. Nel dettaglio la batteria ibrida al sodio si ricarica rapidamente e raggiunge una densità di energia di 247 Wh/kg e una densità di potenza di 34.748 W/kg. Inoltre gli scienziati hanno registrato una stabilità del ciclo con efficienza Coulombica pari a circa il 100% su 5000 cicli di carica-scarica.

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. 

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“.