Infrastrutture del gas, in Italia progetti per 2.000 km di nuove pipeline

Il Belpaese ha la 14° lista di progetti in cantiere e proposti più lunga al mondo. Se venissero tutti costruiti aumenterebbero la lunghezza dell’arteria del gas italiano di oltre il 18%. A livello globale i km in cantiere sono 59.100, per tre quarti in Cina e India

I gasdotti in costruzione e proposti nel mondo farebbero 5 volte il giro della Terra

(Rinnovabili.it) – Se fossero messi in fila, con i loro 59.100 km i gasdotti in costruzione in tutto il mondo nel 2022 farebbero una volta e mezzo il giro della Terra. Aggiungendo anche quelli proposti e in fase di approvazione (151,300 km), le pipeline si potrebbero avvolgere più di cinque volte attorno all’equatore. Un balzo del 9% in più rispetto ai dati del 2021. Il costo di questo boom delle infrastrutture del gas? Circa 534 miliardi di dollari.

L’Italia punta a 2000 nuovi km di rete gas

Sono i numeri aggiornati a fine anno forniti dalla piattaforma di Global Energy Monitor (GEM) che mappa lo stato delle infrastrutture del gas a livello mondiale. L’Italia è al 14° posto con 721 km di pipeline in costruzione. Se si aggiungono anche i 1.376 km di gasdotti solo proposti il totale arriva a 2.096 km di nuove infrastrutture del gas, il doppio della lunghezza dello Stivale.

Visto che i condotti operativi, oggi, arrivano a 11.115 km, in pratica il Belpaese pianifica di espandere del 18,85% la sua rete gas. I segmenti già in costruzione -che verosimilmente saranno completati ed entreranno in funzione- faranno crescere l’arteria del gas italiano del 6,48%. Arrivano invece a 747 km i progetti di pipeline cancellati mentre quelli congelati temporaneamente prevedono 620 nuovi km.

Infrastrutture del gas, la fotografia globale

A livello mondiale, i gasdotti in cantiere raggiungono i 59.100 km di lunghezza e sono localizzati per tre quarti in due soli paesi: Cina e India. Pechino ha incamminato i lavori per 17.800 km di pipeline a un costo appena inferiore a 22 mld $ mentre Nuova Delhi tallona il vicino con 14.300 km e 20,7 mld $ di investimenti.

Se invece si tiene conto anche delle infrastrutture del gas proposte o in approvazione, la classifica dei paesi più attivi su questo fronte vede la Cina al primo posto seguita dalla Russia. L’India scivola al terzo posto mentre la 4° e la 5° piazza sono occupate, rispettivamente, da Australia e Stati Uniti. Il gasdotto più lungo in costruzione però si trova n un altro paese ancora, l’Iran: è la pipeline che collega la repubblica islamica con il Pakistan, lunga 2.775 km.

Il database di GEM registra anche le compagnie più coinvolte nello sviluppo della rete del gas nel mondo. Si tratta di compagnie statali: al primo posto la russa Gazprom, poi la cinese PipeChina, quindi l’indiana GAIL, la nigeriana NNPC e il ministero del Petrolio dell’Iran.

“La costruzione di altri gasdotti quando il mondo ha bisogno di abbandonare urgentemente i combustibili fossili è una tendenza preoccupante. Queste infrastrutture rischiano di diventare stranded asset man mano che i Paesi si orientano verso sistemi di energia rinnovabile”, commenta Baird Langenbrunner, Project Manager del Global Gas Infrastructure Tracker di GEM.

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“.