Rinnovabili •

Il fotovoltaico di terza generazione

Questa tecnologia diventa più sofisticata e fruibile consentendone l'utilizzo in contesti prima inimmaginabili e garantendo un salto di qualità nel rendimento

Proprio in contemporanea allo svolgimento del World Energy Council 2007, alla Fiera di Roma, si sono svolti nel “Padiglione delle Rinnovabili” una serie di meeting e conferenze, promosse da “Zeroemission” e da altre aziende ed associazioni di settore, aperte a progettisti, ricercatori, imprenditori e a tutte le forze in campo, per fare il punto sulla situazione attuale. In particolare, nel corso degli incontri, gli argomenti hanno spaziato dal fotovoltaico, all’eolico, alle biomasse, fino al problema sempre crescente dello smaltimento delle emissioni inquinanti e della CO2, in attuazione dei programmi previsti dal Protocollo di Kyoto.

Nella Conferenza dal titolo: “Il Fotovoltaico di terza generazione”, organizzato dall’Università di Roma “Tor Vergata” e dall’Assessorato all’Ambiente della Regione Lazio, si sono evidenziati i risultati della ricerca avanzata sulle nuove tipologie di celle fotovoltaiche. Tra gli intervenuti Filiberto Zaratti, Assessore all’Ambiente della regione Lazio e Giuseppe Gamba dell’Assessorato all’Innovazione e Ricerca della Regione Piemonte. “Il fotovoltaico di terza generazione che si sta sperimentando da due anni all’Università di Tor Vergata – ha affermato Zaratti – grazie ai finanziamenti alla Regione Lazio, è uno dei punti cardine sul quale far leva per superare il gap tecnologico e industriale che il nostro Paese possiede in tema di energia fotovoltaica. In questo quadro siamo molto soddisfatti di aver potuto avviare una collaborazione con la Regione Piemonte per il progetto di ricerca che mira ad assicurare sia energia pulita, sia benessere e posti di lavoro nel settore delle energie pulite”.
I coordinatori del progetto, Dario della Sala, fisico dell’Enea, Claudia Bettiol, ingegnere del CdA dell’Enea, e l’ing. Andrea Reale responsabile del “CHOSE”, supportati dalle regioni Lazio e Piemonte, hanno illustrato i dettagli della ricerca che dura ormai da un anno.

Il Polo per il Fotovoltaico a Celle Organiche, o CHOSE (Center for Hybrid and Organic Solar Energy), è infatti nato nel dicembre del 2006 dalla volontà della Regione Lazio e del Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma Tor Vergata. Scopo: creare un centro di accoglienza, per lo sviluppo della ricerca e dell’industrializzazione di celle fotovoltaiche basate su tecnologie a semiconduttori organici ed ibridi organici-inorganici.
L’utilizzo delle celle solari organiche ha lo scopo di migliorare l’efficienza energetica e di diffondere le fonti rinnovabili all’interno del territorio regionale e nazionale, ma soprattutto di rendere la tecnologia fotovoltaica uno strumento diffuso e conveniente di co-generazione d’energia pulita. Lo scopo primario del Polo, sottolinea Reale nel suo intervento, dal punto di vista tecnologico-scientifico è lo sviluppo di una linea pilota per l’industrializzazione delle tecnologie di produzione di celle fotovoltaiche basate su processi di fabbricazione di materiali innovativi, in grado di garantire un abbassamento sensibile dei costi dell’energia. I materiali usati nella fabbricazione sono depositabili su superfici estese con tecniche e metodi tipici dell’industria della stampa. I materiali foto attivi e gli altri materiali costitutivi della cella organica o ibrida organica-inorganica sono infatti solubili e quindi depositabili sotto forma d’inchiostri o paste; tutto questo riduce il costo di produzione di un pannello fotovoltaico organico rispetto ai metodi convenzionali rappresentati dai moduli al silicio. Oggi, infatti, il fotovoltaico tradizionale è costituito per il 90% da pannelli con celle solari in silicio cristallino o multi cristallino, e il rimanente 10% da silicio amorfo o altri materiali (GaAs, CIS, CIGS, CdTe). Tutte queste tecnologie si basano sul fondamentale principio della “giunzione tra semiconduttori”. Ad oggi l’efficienza massima ottenibile con queste tecnologie di terza generazione è dell’11% per sistemi ibridi organici-inorganici e del 6% per sistemi interamente organici. Ma ciò che tuttavia incoraggia l’uso di tali tecnologie, oltre al basso costo di produzione, stimato inferiore a 2 $/W di potenza di picco prodotta, è la facilità e il basso impatto ambientale delle varie fasi di fabbricazione, e le infinite varietà di applicazione legate alla facilità di integrazione architettonica.
In particolar modo, per le celle ibride DSSC (dette anche a colorante o celle di Graetzel, dal nome del suo inventore), le potenzialità architettoniche sono enormi, poiché possono essere impiegate su superfici multifunzionali quali, finestre, vetrate e facciate di edifici a tinte differenti, o trasparenti, con substrati sia rigidi (a base vetrosa) che flessibili (a base plastica e metallica).

Dario Della Sala, chiarisce nel suo intervento che le celle fotovoltaiche delle future generazioni saranno del tipo “a nanocompositi” (ibride organiche-inorganiche) e “a nanoparticelle” di materiali semiconduttori. Sfrutteranno in particolar modo settori della produzione già conosciuti come i polimeri conduttori, le nanotecnologie e le tecniche di stampa diretta dei materiali funzionali. Si prevedono due classi di celle:
– la prima prevede, secondo la ricerca della Piattaforma Tecnologica Fotovoltaica dell’Unione Europea, un’efficienza intorno al 15% e potendo sfruttare altre congiunture favorevoli, come: la tecnologia matura delle celle “dye –sensitized” in corso di pre-industrializzazione nel mondo; la condivisione di materiali e tecnologie con i settori dei display piatti; le condizioni compatibili con la stampa diretta dei materiali e con le tecnologie di fabbricazione continua su nastri flessibili. Tali prodotti, che presentano estrema flessibilità e leggerezza, dovrebbero introdursi in importanti nicchie di mercato, dove i costi aggiuntivi, legati agli impianti e ai collegamenti elettrici, andrebbero ridotti al minimo. L’impiego riguarderebbe: tende, teloni, indumenti, piccoli edifici, imbarcazioni ed altro.
– la seconda si proietta invece su un grado di efficienza del 30%, poiché sfrutta gli effetti di qualità e dimensione delle nano particelle impiegate. Questo tipo di celle, dette “quantum dot”, è ancora in fase sperimentale e ancora lontano da una tecnologia di fabbricazione.
L’Enea sta avviando ricerche in entrambi i settori, sfruttando competenze, risultati, laboratori, già utilizzati per applicazioni su celle solari selezionate: film sottili organici, polimeri depositati su vetro e plastica, tecnologie di stampa, tecnologia dei materiali “core-shell”, materiali e dispositivi elettroluminescenti basati su materiali organici.

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Rinnovabili • Simulare i fenomeni termomeccanici

Simulare i fenomeni termomeccanici [Webinar]

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Martedì 18 giugno COMSOL terrà un seminario gratuito dedicato alla simulazione multifisica delle interazioni termomeccaniche

fenomeni termomeccanici

Come prevedere la tendenza di un materiale a cambiare di volume in risposta ad un cambiamento di temperatura all’interno di un sistema meccanico? Come valutare l’effetto sulle prestazioni di fenomeni termomeccanici come il riscaldamento Joule? Come modellare le possibili deformazioni indotte dal calore e studiarne le conseguenze sul comportamento meccanico di strutture solide?

Per tutte queste domande esiste una risposta “semplice”: la simulazione multifisica. Questo strumento d’analisi permette, a partire da un sistema complesso, di simulare i singoli aspetti (elettrici, meccanici, termici o chimici) e gli effetti della loro interazione. Nel dettaglio la simulazione multifisica permette di creare un modello matematico e analizzarlo minuziosamente con l’obiettivo di prevedere o convalidare il risultato del mondo reale. Evidenziando eventuali criticità e ottimizzando i progetti ancor prima della prototipazione. 

Nel settore delle energie rinnovabili (ma non solo) l’approccio risulta particolarmente valido per il comportamento meccanico di strutture solide dove la complessità dei fenomeni termomeccanici richiede necessariamente un’attenzione e una cura più elevate durante la fase progettuale. 

A spiegarne vantaggi e potenzialità è il nuovo webinar gratuito di COMSOL, una delle aziende leader nello sviluppo software di modellazione matematica. L’evento, in programma per il 18 giugno alle ore 14.30 permetterà ai partecipanti di comprendere come sia possibile analizzare le strutture meccaniche combinando tutti gli effetti fisici e le interazioni rilevanti. 

 Lo strumento principe è COMSOL Multiphysics®, uno dei software di modellazione più avanzati del settore, in grado simulare progetti, dispositivi e processi in ogni ambito tecnologico. Grazie al modulo dedicato alla Meccanica Strutturale, la piattaforma permette di analizzare la meccanica dei solidi, simulando il comportamento dei materiali, delle dinamiche, delle vibrazioni, dell’attrito ecc. all’interno di un unico modello e di un unico ambiente di modellazione.

Il modulo offre accoppiamenti multifisici integrati che includono anche gli aspetti termici, a partire dalle semplici condizioni operative di un dispositivo, per arrivare a fenomeni più complessi come l’effetto Joule. La piattaforma rende possibile, infatti, modellare la conduzione della corrente elettrica in una struttura, il successivo riscaldamento elettrico causato dalle perdite ohmiche e le sollecitazioni termiche indotte dal campo di temperatura.

Simulare i fenomeni termomeccanici

Per avere una panoramica completa delle possibilità durante il seminario i tecnici Comsol esamineranno i diversi meccanismi importanti da considerare in un modello termomeccanico. Come ad esempio il creep termico, ossia la deformazione anelastica che si verifica nel tempo quando un materiale è sottoposto a stress a una temperatura pari o superiore al 40% del punto di fusione. O ancora lo smorzamento termoelastico, che si verifica quando si sottopone un materiale a stress ciclico di compressione e di espansione. La deformazione ciclica crea variazioni locali di temperatura in grado a loro volta di produrre perdite meccaniche.

Il webinar passerà in rassegna vari casi di studio ed esempi di modelli, mostrando il software in azione e rispondendo in tempo reale a tutte le domande dei partecipanti.

Partecipa al seminario gratuito dedicato alla simulazione dei fenomeni termomeccanici registrandoti all’indirizzo  https://www.comsol.it/c/fvmd 

Rinnovabili •
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 • Decreto FER X

Decreto FER X, aste entro la fine dell’anno

Lo ha dichiarato il sottosegretario al MASE, Claudio Barbaro, ma l'iter del Decreto Fer X appare ancora indietro con i tempi

Decreto FER X
Foto di Ed White da Pixabay

Incentivi alle rinnovabili, la normativa in attesa

Il Decreto FER X è in dirittura d’arrivo e le prime procedure competitive del provvedimento potrebbero essere lanciate entro la fine del 2024. Questa perlomeno è la previsione avanzata dal sottosegretario al Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, Claudio Barbaro, durante un’interrogazione alla Camera. Rispondendo in X Commissione ad un quesito dell’onorevole Peluffo sui tempi di adozione del DM FER-X, Barbaro ha fatto chiarezza sui prossimi passi del provvedimento.

Lo schema, ha ricordato il sottosegretario, è stato trasmesso all’ARERA nel mese di aprile ai fini dell’acquisizione del parere. L’Authority dovrebbe far sapere la propria posizione in questi giorni per poi “passare la palla” alla Conferenza Unificata. A valle dell’acquisizione di quest’ultimo parere “sarà possibile procedere con la notifica formale del provvedimento in Commissione europea per la verifica dei profili di compatibilità con la disciplina in materia di Aiuti di Stato”.

Decreto FER X, quando arriva?

Il percorso, dunque, si prospetta ancora lungo ma il Sottosegretario rassicura gli animi spiegando che il MASE sta cercando di velocizzare i passaggi rimanenti. “Per accelerare […] il Ministero ha già avviato i colloqui con la Commissione con l’obiettivo di illustrare le principali novità introdotte dal meccanismo. Tra le innovazioni, rispetto al disegno attuale, il nuovo schema prevede infatti che il Sistema si faccia carico del rischio dovuto alle dinamiche inflattive, particolarmente accentuate nell’ultimo anno, in modo tale da rendere i corrispettivi riconosciuti più adeguati alla struttura di costo e alla sua evoluzione, riducendo così i rischi degli operatori“.

Il Decreto, ricordiamo, nasce per sostenere la produzione di energia elettrica da impianti rinnovabili “con costi vicino alla competitività di mercato”. Ossia fotovoltaici, eolici, idroelettrici e di trattamento dei gas residuati dai processi di purificazione. L’ultima bozza del decreto FER X riporta due modalità di accesso agli incentivi: quella diretta, riservata ai sistemi rinnovabili di taglia uguale o inferiore ad 1 MW per un massimo di 5 GW sviluppabili in Italia; quella tramite aste, nel caso di impianti di potenza superiore a 1 MW (e con contingenti differenziati per tecnologia che vanno da un 45 GW per il fotovoltaico allo 0,02 GW per i gas residuati).

Barbaro ha anche anticipato che per mitigare le problematiche relative all’operatività dei contratti alle differenze convenzionali, il Ministero ha provveduto a “ridisegnare la struttura dei pagamenti del contratto al fine di disincentivare l’offerta della capacità contrattualizzata a prezzi inferiori ai propri costi marginali”. Un intervento che permetterebbe al tempo stesso di “ridurre il rischio volume sostenuto dai titolari della medesima capacità“. Le prime aste? “Potranno essere bandite entro la fine dell’anno“, ha concluso il sottosegretario.

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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 • pcb ricarica

PCB per la ricarica dei veicoli elettrici (EVC)

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Il ruolo e l'importanza dei circuiti stampati nel mondo della ricarica dei veicoli elettrici

pcb ricarica

Il mondo dell’EV charging promette di cambiare il nostro modo di spostarci e di viaggiare e molte sono le tecnologie in gioco per raggiungere questo ambizioso obiettivo. L’elettronica svolge di certo un ruolo chiave, ma è necessario sviluppare prodotti ad hoc per questo segmento di mercato, che siano in grado di gestire picchi energetici, alte temperature, funzionalità molteplici e dimensioni ridotte. Molte di queste necessità devono essere soddisfatte nella progettazione di un circuito stampato (anche detto PCB) che permetterà di garantire funzionalità, affidabilità ed efficienza di una colonnina di ricarica. I PCB (Printed Circuit Boards) sono infatti fondamentali per consentire una ricarica affidabile e ad alta potenza e si sono evoluti parallelamente allo sviluppo di colonnine di ricarica sempre più performanti, di dimensioni più compatte e più leggere.

Diminuendo le dimensioni delle colonnine di ricarica, anche lo spazio dedicato ai PCB si è ridotto, portando i progettisti di circuiti stampati a studiare nuovi design che permettessero di ottenere le stesse prestazioni in dimensioni più contenute. In alcuni casi può essere sufficiente usare elementi più compatti, in altri lavorare sulla densità del circuito, oppure optare per un maggior numero di strati che possano ospitare tutte le funzionalità richieste, o ancora prestare particolare attenzione alla larghezza delle piste e alla distanza di isolamento.

I circuiti stampati dedicati al mondo dell’ev charging devono inoltre poter gestire correnti e tensioni elevate, che richiedono l’uso di materiali specifici e spesso di una grande quantità di rame che permetta di condurre considerevoli flussi di corrente e dissipare il calore in eccesso.

I circuiti stampati di un EV charger non sono solo sviluppati per garantire il fine ultimo della colonnina, la ricarica in sè, ma anche un’esperienza di acquisto adeguata. Se, da un lato, la crescente richiesta di tempi di ricarica più rapidi richiede una tecnologia dei PCB in grado di supportare operazioni di ricarica efficienti e ad alta potenza, dall’altro devono essere considerate anche tutte le interfacce che includono funzioni come touchscreen, applicazioni mobili, lettori di schede RFID e controlli intuitivi, tutti progettati con lo scopo di migliorare l’esperienza dell’utilizzatore di una colonnina di ricarica.

Attenzione alla sostenibilità nella progettazione di un PCB

Un’attenta progettazione di circuiti stampati può inoltre contribuire alla sostenibilità del prodotto finale, perché permette di ottimizzare spazio e materiali, riducendo gli sprechi. Studiare con attenzione il design del PCB permette di sfruttare il pannello in modo da ridurre la quantità di materie prime necessarie per produrre il circuito stampato ma anche delle risorse richieste per lavorarlo, come acqua, calore ed elettricità. La dimensione inferiore di un circuito stampato si tramuta anche in meno materiali di scarto nel caso in cui la scheda finale abbia dei difetti e debba quindi essere rottamata, e anche un imballaggio con dimensioni minori, peso minore con conseguente riduzione del costo di spedizione. I vantaggi sono quindi al contempo ambientali ed economici.

NCAB ha sviluppato delle linee guida che permettono di identificare i fattori che determinano il costo di un PCB  e supporta i propri clienti sin dalle prime fasi della progettazione per raggiungere obiettivi di sostenibilità comuni. 

I webinar sul circuito stampato di NCAB Group

Per questo motivo il Gruppo svedese mette a disposizione il know how dei propri tecnici attraverso un fitto programma di webinar gratuiti dedicati al circuito stampato. 

Giovedì 13 giugno 2024, in particolare, Jonathan Milione, FAE di NCAB Group Italy, terrà un webinar dal titolo “PCB affidabili per l’EVC​ – Opportunità, sfide e applicazioni in ambito ricarica EV“ a cui è possibile iscriversi da questo link https://attendee.gotowebinar.com/register/3189250463637126235

Parleremo di:

  • Evoluzione e sfide del settore dei veicoli elettrici
  • Metodi di ricarica e sviluppi tecnologici delle colonnine di ricarica
  • Soluzioni di design per PCB: sistemi di ricarica ad alta potenza

leggi anche Circuiti stampati più sostenibili, l’approccio virtuoso di NCAB Group

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