Decreto rinnovabili, 3 proposte da Stati Generali della Green Economy

Inviate ai Ministeri dello Sviluppo economico e dell’Ambiente le proposte per ridare forza al comparto e puntare a un 50% verde nel fabbisogno di energia elettrica

(Rinnovabili.it) – Semplificazione iter burocratici, sostegno agli impianti domestici e alla Generazione distribuita, migliorare il sistema delle aste. Queste in estrema sintesi quanto chiede oggi il gruppo di lavoro Energia e Clima degli Stati Generali della Green Economy, al Governo. Il riferimento è chiaro: il decreto rinnovabili non fotovoltaiche, il testo che dovrebbe garantire equilibrio al settore dell’energia pulita una volta “sorpassato”, per così dire, il D.M. 6/7/2012. Il gruppo ha elaborato tre proposte di modifica al provvedimento che fin da subito ha suscitato critiche e perplessità. Inviate al Ministero dello Sviluppo economico e quello dell’Ambiente, i pareri in questione centrano quello che è il problema principale del nuovo testo. Negli ultimi anni diversi provvedimenti normativi hanno pesantemente rallentato lo sviluppo del settore delle rinnovabili; per garantire una ripresa della crescita in grado di ridare prospettive e certezze al comparto, è necessaria un’azione decisa. Quella che manca per ora nello schema del Decreto Rinnovabili.

“Il decreto elaborato dal Mise ed attualmente in consultazione al Ministero dell’ Ambiente – ha dichiarato Andrea Barbabella coordinatore del gruppo di lavoro Energia e Clima – rappresenta in ogni caso un provvedimento a breve termine, e riteniamo pertanto urgente aprire da subito una fase di confronto con gli operatori e i soggetti coinvolti sulle politiche di sostegno al settore con orizzonte almeno al 2020”.

Le tre proposte per il decreto rinnovabili non fotovoltaiche

Avviare un processo di reale semplificazione: Il mondo delle rinnovabili chiede da tempo non tanto più risorse, quanto una maggiore semplificazione dei meccanismi di sostegno e degli iter autorizzativi, che gravano sulle imprese scoraggiando gli investimenti e aumentando il costo del kWh rinnovabile rispetto agli altri paesi europei. In tale contesto si propone di inserire nel Decreto misure atte a limitare l’aleatorietà e l’imprevedibilità dell’attuale sistema “a tetto” basato sul contatore del GSE. Si propone, inoltre, un alleggerimento degli iter previsti dai meccanismi delle aste e dei registri, nonché procedure autorizzative semplificate per gli interventi di rifacimento e ricostruzione, mantenendo i necessari livelli di tutela ambientale.

Prevedere meccanismi adeguati per il sostegno a cominciare dagli impianti di piccola taglia e dalla generazione distribuita: Si ritiene necessario rivedere le tariffe e i contingenti con i criteri di accesso connessi, favorendo la generazione distribuita e puntando maggiormente sulla crescita degli impianti di piccola taglia eolici, idroelettrici e a biomasse/biogas. I tagli proposti rispetto al DM 6 luglio 2012 sono eccessivamente penalizzanti e rischiano seriamente di compromettere lo sviluppo di queste tecnologie. In particolare si propone di rivedere al rialzo i contingenti dei piccoli impianti e di mantenere tariffe in linea con quelle del DM del 2012 consentirebbe di continuare a supportare questi comparti strategici senza incidere in modo significativo sulla bolletta, anche grazie alla progressiva chiusura dei vecchi meccanismi di incentivazione. Si propone, inoltre, di reintrodurre meccanismi di supporto alla geotermia e all’eolico off-shore scomparsi nell’attuale bozza.

Dare maggiore efficacia al meccanismo delle aste: Il meccanismo delle aste per l’eolico ha prodotto un sostanziale arresto del settore: la nuova potenza di eolico è passata da oltre 1.200 MW del 2012 a poco più di 100 MW nel 2014. In tale quadro si propone innanzitutto di qualificare i soggetti aggiudicatari e gli investimenti attraverso la richiesta di adeguata referenziazione dei soggetti proponenti, un limite di tempo congruo una volta pubblicata la graduatoria per rendicontare sull’effettivo avvio dei lavori di realizzazione dell’impianto e una penalizzazione per quanti si aggiudicano l’asta, impegnano la quota di potenza assegnata e poi non realizzano l’impianto. Inoltre, affinché il meccanismo sia realmente efficace nella promozione di tale tecnologia, anche in questo caso i contingenti e le tariffe a base d’asta vanno riportati ai livelli del DM 2012.

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“.