Rinnovabili • Produttori di turbine eoliche

Produttori di turbine eoliche: Goldwin, Envision e Vestas sul podio

La cinese Goldwind mantiene salda la leadership nel mercato degli aerogeneratori grazie ad una fornitura 2023 di ben 16,4 GW, dominando assieme altre 3 aziende compatriote la top five dei produttori mondiali

Produttori di turbine eoliche
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BNEF pubblica il 2023 Global Wind Turbine Market Shares

(Rinnovabili.it) – Fino al 2021 le aziende europee hanno dominato quasi incontrastate il vertice della classifica dei grandi produttori di turbine eoliche a livello globale. Poi la Cina ha definitivamente compiuto il sorpasso. Non sorprende pertanto sapere che oggi la stessa lista risulta colonizzata dal gigante asiatico, con ben 6 aziende inserite in top-ten. La classifica appartiene al rapporto 2023 Global Wind Turbine Market Share, elaborato da BloombergNEF (BNEF) per monitorare il mercato degli aerogeneratori. Quello che salta subito all’occhio sono i numeri da record: lo scorso anno la capacità eolica globale è cresciuta di ben 118 GW, di cui 107 GW a terra e la restante quota in mare. Il valore totale, in netto rialzo sulle performance 2022, deve gran parte del merito all’aumento degli impianti eolici in Cina, che giustificano – in parte – anche le nuove posizioni in classifica.

La classifica dei primi 10 produttori di turbine eoliche

La cinese Goldwind ha mantenuto la sua posizione di principale produttore di turbine eoliche al mondo grazie ad una fornitura 2023 di 16,4 GW (il 95% dei quali destinato nel suo mercato interno). Al secondo posto Envision Energy, un altro operatore della Repubblica popolare, con una fornitura di aerogeneratori per 15,4 GW totali. In terza posizione con 13,4 GW troviamo la danese Vestas, l’unico produttore europeo a resistere sul podio, di cui tuttavia deteneva il primo posto fino al 2021. Seguono in ordine Windey (Cina), Mingyang (Cina), GE (USA), Sany (Cina), Siemens Gamesa (Germania), Nordex (Cina), Dongfang Electric (Cina). 

“Non sorprende che i produttori cinesi di turbine dominino i primi cinque nella nostra classifica, poiché la realizzazione di progetti su scala gigawatt e la fine delle restrizioni pandemiche hanno fatto impennare le installazioni lo scorso anno”, ha spiegato Cristian Dinca, analista eolico di BNEF e autore principale dello studio. “Ma questi attori fanno ancora molto affidamento sul loro mercato interno, con il 98% di tutte le loro aggiunte di capacità che arrivano nella stessa Cina”. 

Cina vs UE, la sfida dell’industria eolica

Il focus sulla crescita interna, tuttavia, potrebbe non durare per sempre ed è ben evidente un primo trend espansionistico che preoccupa l’industria europea, ancora in difficoltà per mancanza di accesso alle materie prime, inflazione e prezzi aumentati. L’Unione europea è passata al contrattacco con una strategia ad hoc – il Piano d’Azione UE per l’Energia Eolica – e nonostante i primi buoni risultati, una valutazione complessiva appare prematura. Nel frattempo le aziende con sede in Cina, forti di un’offerta del 20% più economica dei produttori occidentali, hanno ricevuto nel 2023 commissioni per 1,7 GW di progetti in 20 mercati esteri, tra cui cinque Stati membri dell’UE. Quasi il triplo dei mercati 2018. Tra gli operatori cinesi Goldwind ha registrato la maggiore presenza estera con una fornitura di ben 748 MW, seguita da vicino da Envision con 561 MW. 

“Il boom registrato in Cina lo scorso anno nasconde una tendenza preoccupante, poiché altrove le nuove aggiunte sono state solo dell’8% in più rispetto al 2022”, ha aggiunto Oliver Metcalfe, responsabile della ricerca sull’energia eolica presso BNEF. “Tuttavia ci sono segnali che la crescita accelererà. Un aumento degli ordini di turbine negli Stati Uniti mostra l’impatto precoce dei nuovi sussidi previsti dall’Inflation Reduction Act del paese, mentre un boom di approvazioni di progetti in paesi come la Germania suggerisce che la riforma europea delle autorizzazioni sta funzionando”.

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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
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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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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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