Rinnovabili • Emissioni trasporti UE: saranno il 44% del totale nel 2030

A Bruxelles c’è un elefante nella stanza: le emissioni dei trasporti UE

Dal 1990 i gas serra generati da auto, navi e aerei sono aumentate del 25% e oggi continuano a crescere. La decarbonizzazione dei trasporti europei procede 3 volte più lenta del resto dell’economia. Un’analisi di Transport & Environment spiega come invertire la rotta e quali sono le priorità per la prossima Commissione UE

Emissioni trasporti UE: saranno il 44% del totale nel 2030
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Oggi le emissioni dei trasporti UE sono 2,5 volte quelle generate dall’Italia

(Rinnovabili.it) – Anche se hanno raggiunto il picco nel 2007, oggi le emissioni di auto, camion e aerei in Europa stanno scendendo molto più lentamente di qualsiasi altro settore. Oggi la politica sembra prendere sottogamba il “problema nascente” delle emissioni dei trasporti UE, ma tra pochi anni, entro il 2030, la decarbonizzazione dell’economia lo renderà ben visibile: il settore peserà per il 44% dei gas serra totali.

Quella dei trasporti è l’unica curva emissiva che continua a crescere. Oggi auto e aerei in Europa inquinano ancora il 25% in più rispetto al 1990, generando circa 1.000 milioni di tonnellate di CO2 equivalenti (MtCO2eq) l’anno, due volte e mezzo quelle prodotte da un paese come l’Italia. Nel frattempo, la dipendenza degli europei dall’auto è aumentata negli ultimi decenni, le emissioni degli aerei sono raddoppiate e potrebbero triplicare se non si affrontano aspetti come le scie di condensazione.

Persino l’agricoltura, settore in gran parte risparmiato dalle politiche del Green Deal, ha una traiettoria in lieve declino. E nonostante l’attenzione riservata ai gas serra dei trasporti dalla Commissione von der Leyen, la portata di queste politiche riuscirà appena a ridurre le emissioni del 25% entro il 2040 e del 62% entro metà secolo rispetto ai livelli del 1990. Lo ha calcolato l’ong paneuropea Transport & Environment in una nuova analisi rilasciata oggi.

La ricetta per tagliare sul serio le emissioni dei trasporti UE

Quali sono le priorità per invertire la rotta? Su cosa dovrebbe puntare l’attenzione la prossima Commissione, che erediterà dall’attuale tutto il peso politico di affrontare un dossier come quello delle emissioni dei trasporti UE, diventato incandescente soprattutto per lo stop alle auto diesel e benzina di nuova immatricolazione a partire dal 2035?

Gli aspetti da considerare sono molti, risponde T&E. Innanzitutto bisogna impedire che la domanda cresca in modo strutturale: bisogna fermare l’espansione della capacità degli aeroporti e delle autostrade. In questo modo si limita anche la quantità di rinnovabili che saranno necessarie per decarbonizzare i trasporti.

Se qualche progresso si riscontra negli ultimi anni grazie alla diffusione crescente di auto elettriche, su questo punto l’Europa può fare molto di più. Servono, scrive T&E, “obiettivi ambiziosi e vincolanti” sulla vendita di EV per “le aziende che possiedono grandi flotte di veicoli”, in modo da farne un volano per la penetrazione delle auto elettriche e far crescere in fretta il mercato dell’usato rendendo così accessibili questi veicoli a chi ha minor disponibilità economica.

Le misure sulla domanda e l’accelerazione degli EV, da sole, potrebbero ridurre le emissioni dei trasporti UE di 213 MtCO2eq entro il 2040, calcola l’analisi dell’ong.

Ma ci sono altri provvedimenti che andrebbero presi. Efficientare il settore del trasporto marittimo taglierebbe altre 93 MtCO2eq già entro questo decennio. Puntare sull’elettrificazione invece di ascoltare le sirene dell’idrogeno per il trasporto su gomma è un altro elemento chiave: elettrificare è una scelta “2 volte più efficiente dell’idrogeno e 4 volte più efficiente dell’utilizzo dei carburanti elettrici”, continua il rapporto.

“I dati preliminari mostrano che lo scorso anno le emissioni del trasporto stradale si sono ridotte di 8 MtCO2eq e quelle del trasporto marittimo di 5 MtCO2eq. Questa riduzione è stata annullata dalla continua ripresa e crescita delle emissioni del trasporto aereo, che sono aumentate di 15 MtCO2”, segnala ancora T&E.


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
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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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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 • 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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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.