Il futuro del mercato italiano delle rinnovabili

Riflettori puntati sulle rinnovabili italiane oggi a Roma. Gentiloni: "I posti di lavoro potrebbero passare dai 10 mln del 2016 ai 30 mln del 2030"

(Rinnovabili.it) – Da una parte c’è una comunità politica cauta sulla crescita futura delle rinnovabili, dall’altra un comparto elettrico sfidante che chiede obiettivi chiari e ambiziosi. Questa è l’Europa di oggi, divisa a metà tra potenzialità e volontà; una spaccatura che per molti versi si riflette anche nella situazione italiana. Se nell’UE a mancare di ambizione è il pacchetto Energia 2030, in Italia è la SEN 2030 a riproporre quell’approccio remissivo che destabilizza gli investitori. Come affrontare allora l’attuale transizione energetica permettendo al comparto delle fer di continuare a crescere? A rispondere è il convegno “L’Italia e le Energie Rinnovabili”, promosso da Enel e tenutosi oggi a Roma.

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Durante la giornata si sono alternate una serie di tavole rotonde, precedute dal saluto iniziale del Presidente del Consiglio, Paolo Gentiloni e dell’Amministratore Delegato di Enel, Francesco Starace. L’azienda è alla ricerca di una posizione condivisa con cui affrontare l’attuale sfida, come spiegato l’a.d. di Enel Green Power, Antonio Cammisecra “Non chiediamo incentivi ma serve un quadro regolatorio stabile per consentire alle rinnovabili di muoversi in un contesto competitivo”.

Una necessità condivisa anche da Alessandro Marangoni, ceo di Althesys, il think tank che analizza l’economia dell’energia, dell’ambiente e delle utility. Per raggiungere l’obiettivo delle rinnovabili elettriche sui consumi finali lordi indicato nella SEN 2030, spiega Marangoni “occorre adottare un disegno di regole che permetta di integrare le energie come l’eolico o il fotovoltaico nel mercato elettrico e occorre l’adozione di contratti di lungo periodo, che offriranno nuove opportunità di crescita, specie per quelli di grande taglia nel medio-lungo termine”.  

Secondo i dati dell’Irex Annual Report 2017,  l’anno il nostro Paese ha investito nelle green energy 7,2 miliardi di euro, ma quasi tre quarti di questa cifra sono andati all’estero. “Ora si deve tornare ad investire anche in Italia”, aggiunge il ceo di Althesys.

Un ritorno “in patria” che, a dir la verità, fa già parte del piano strategico 2018-2020 dell’Enel e di quegli 8,3 miliardi di euro messi nelle previsioni di investimento. Ma il colosso oggi ha rilanciato: la società potrebbe anche fare di più al livello nazionale. “C’è un grande spazio. E’ qualcosa che valuteremo nel corso del prossimo anno quando le cose saranno più chiare”, ha affermato l’amministratore delegato di Enel, Francesco Starace. Le attese sono tutte rivolte al processo di valutazione della Strategia energetica nazionale da parte della Commissione europea. A valle di ciò, ha proseguito Starace, “vedremo quale politica il governo vorrà mettere in atto”.

Roma dal canto suo non fa promesse ma solo qualche conto. Nel suo intervento il premier Gentiloni parla delle rinnovabili come un “settore assolutamente competitivo” da cui attendersi una mano per la futura occupazione. “Riguardo la transizione verso le rinnovabili posso dire che porta con sé anche un numero significativo di posti di lavoro[…] I posti di lavoro potrebbero passare, a livello globale, dai 10 milioni del 2016 ai 30 milioni del 2030”.

L’intervento integrale del Presidente del Consiglio Paolo Gentiloni

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“.