Rinnovabili • costo dell'idrogeno verde

Idrogeno italiano, Patuanelli: governo investirà “almeno 3mld” su Ipcei

L'intervento del ministro allo Sviluppo economico dal palco di "Trieste Next 2020": focus sui progetti di interesse comunitario e sul ruolo italiano di hub energetico. Snam e A2A studiano la conversione del parco termoelettrico all'idrogeno

idrogeno italiano
Credits: Dirk Vorderstraße / Flickr (CC BY 2.0)

Prime promesse per far avanzare l’idrogeno italiano

(Rinnovabili.it) – Prende lentamente forma il piano per l’idrogeno italiano. Mentre grandi potenze economiche, come Francia e Germania, presentavano le proprie strategie nazionali sul vettore, il Bel paese studiava come accorciare le distanze e ritagliarsi una posizione unica nel panorama europeo. Sfruttando la sua posizione geografica, la sua vasta rete infrastrutturale e un solido know how scientifico e progettuale. A spiegare l’attenzione nazionale verso quella che molti individuano come la molecola della transizione energetica è il ministro allo Sviluppo economico, Stefano Patuanelli.

Parlando dal palco di Trieste Next 2020, il Festival della ricerca scientifica, Patuanelli ha definito una posizione ben precisa per il Paese. “Abbiamo le prerogative e le possibilità di essere centrali nella sfida dell’idrogeno […] Siamo stati i primi a credervi, e non dobbiamo perdere quella leadership“. Per il ministro l’idrogeno può costituire un acceleratore di ricchezza. Secondo lo studio realizzato da The European House – Ambrosetti, in collaborazione con Snam, questo combustibile pulito può garantire un impatto sul PIL compreso tra 22 e 37 miliardi di euro al 2050. E nel contempo, tramite la sua filiera, offrire oltre 540mila nuovi posti di lavoro.

“È un acceleratore democratico di ricchezza”, ha affermano Patuanelli chiamando in gioco i Paesi nel Nord Africa e l’accesso al mercato energetico internazionale. L’idea, da molti ventilata, è che venga avviata sulle sponde africane una produzione di idrogeno solare, da importare nel vecchio Continente. In questo contesto “l’Italia sarà il paese di testa, primo hub di distribuzione di quel vettore in Europa”.

D’altro canto lo Stivale può contare oggi su una rete di trasporto del gas naturale “che nessun altro paese possiede”, e che ben si presterebbe a cedere il passo all’idrogeno italiano. “È un passaggio fondamentale perché ci fornisce un vantaggio: noi abbiamo già le infrastrutture (di trasporto) e possiamo usarle […] le sperimentazioni di Snam ci mostrano che questa transizione è possibile”, ha aggiunto Patuanelli.

Ma al di là dei piani nel futuro a lungo termine, come rimanere competitivi fin da subito? “Il governo crede fortemente che l’Italia debba esserci nella partita dell’idrogeno. E per questo che stiamo predisponendo alcune progettualità e tra la manovra di bilancio di dicembre e le risorse del recovery plan non potranno esserci meno di 3 miliardi sugli IPCEI (Important projects of common european interest) per l’idrogeno […] Noi vogliamo allinearci agli obiettivi di produzione, in termini di GW installati, che altri Paesi stanno proponendo”.

Attualmente sono già diversi i progetti di interesse europeo dedicati all’H2 che coinvolgono l’Italia. Tra questi, c’è ad esempio “Blue Dolphin”, in cui rientra Fincantieri e che prevede di realizzare 50 navi passeggeri e cargo a fuel cell e le relative infrastrutture portuali.

All’intervento del ministro è seguita la firma di un nuovo accordo di cooperazione tecnologica tra Snam e A2A. Gli amministratori delegati delle due società hanno siglato un memorandum of understanding (MoU) finalizzato allo studio di progetti dedicati al celebre vettore. Nel dettaglio la collaborazione si focalizzerà, in una prima fase, su analisi e valutazione di fattibilità della conversione delle centrali termoelettriche A2A dal carbone al gas naturale, all’idrogeno o a miscele metano/idrogeno. Successivamente saranno studiate soluzioni ad hoc per il retrofit delle esistenti turbine a gas a ciclo combinato affinché possano funzionare anche con il carburante pulito o miscele H2-CH4; allo stesso tempo verranno avviate iniziative finalizzate a produzione, stoccaggio e trasporto di idrogeno da fonti rinnovabili e alla modifica delle infrastrutture di distribuzione gas di A2A al fine di renderle “hydrogen ready”.

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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
via Depositphotos

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
via Depositphotos

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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