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Mori: l’elettricità europea carbon free entro il 2050

Rinnovabili ed elettricità saranno i due principali motori del processo di decarbonizzazione. Già dal 2030 l’elettricità green europea sarà più del 50%. Il ruolo basilare della mobilità elettrica e della climatizzazione in questa grande sfida

elettricità

 

(Rinnovabili.it) – I settori dell’elettricità e delle rinnovabili stanno vivendo un periodo di grande fermento. Dopo una tradizionale separazione di interessi, spesso divergenti, dal 27 aprile 2017 è accaduto un evento probabilmente impensabile anche solo qualche anno fa: la maggior associazione dell’industria elettrica nazionale, Assoelettrica, e la principale dei produttori da fonte rinnovabile, assoRinnovabili, si sono fuse in una unica realtà dal nome particolarmente ambizioso: Elettricità Futura.

E di ambizioni questa giovanissima associazione ne ha da vendere a giudicare dai propositi – ma anche dai risultati – ottenuti nei suoi primi mesi di vita. Per capire meglio cosa sta accadendo nel sistema baricentrico della transizione energetica nazionale, abbiamo incontrato Simone Mori,  Direttore Affari europei di Enel e presidente, appunto, della associazione Elettricità Futura.

 

Presidente Mori, per quale esigenza è nato questo matrimonio?

L’operazione ha seguito una logica, per me, molto forte: il superamento di barriere tra il cosiddetto settore convenzionale e quello nuovo delle rinnovabili. Barriere che a mio giudizio non avevano più ragione di esistere. Io credo che la candidatura di Enel a presiedere, per la prima volta, un’associazione così importante sia finalizzata proprio a questo cambiamento. E l’Enel ha il ruolo riconosciuto di azienda che sta gestendo, con grande impegno, un percorso di transizione. Non esistono più motivazioni per una dicotomia del nostro asset e dobbiamo lavorare per un settore elettrico nel quale le fonti convenzionali e quelle rinnovabili si integrino in modo armonico, in cui gli obiettivi di decarbonizzazione e di sviluppo sostenibile siano raggiunti attraverso investimenti che rendano le fonti rinnovabili sempre più competitive e, con il progressivo sviluppo delle tecnologie, le fonti convenzionali il supporto al processo di transizione.

 

Come hanno accolto la fusione i vostri associati?

Direi molto bene. La nostra missione è proprio quella di integrare questi due mondi che non sono più dicotomici, ma totalmente integrati. Gran parte degli associati di Assoelettrica, prima della fusione, aveva investimenti sulle rinnovabili e non pochi di loro facevano parte già delle due associazioni. Quindi iniziamo a costruire un sistema che non sia per l’una o l’altra parte del settore, ma un meccanismo che integri entrambe le componenti e che sia coerente con l’obiettivo che abbiamo tutti: lo sviluppo sostenibile attraverso le rinnovabili e l’elettricità.

 

Lei recentemente ha dichiarato “il vettore principale per il processo di decarbonizzazione è il settore elettrico”. Cosa significa in concreto?

Facciamo una piccola premessa. Abbiamo un punto di partenza che ritengo molto avanzato: il settore elettrico, negli ultimi anni, è stato senza dubbi la componente più incisiva nel processo di decarbonizzazione. In Italia, in Europa e nel mondo. Crediamo quindi che lo sviluppo di questo settore sia la naturale conseguenza del fatto che esso costituisca la componente che ha maggior e più rapida capacità di decarbonizzazione.

 

Con quale approccio state gestendo la fusione?

Io credo che dovremmo avere la capacità di uscire dalle guerre di religione che attualmente esistono tra portatori di interessi diversi. Noi a riguardo abbiamo una visione ben definita: non esiste scenario prodotto da analisti internazionali che non confermi la tendenza globale a produrre più elettricità da fonti rinnovabili e ad incrementare la sua utilizzazione per usi diversi.

 

Quali sono gli ambiti più rilevanti di questo trend?
Sicuramente il settore legato ai trasporti e quello del riscaldamento/raffrescamento. Non si tratta di un processo che avverrà in sei mesi, assisteremo ad un percorso molto articolato dipendente da diversi fattori, primo tra tutti l’innovazione tecnologica. Specialmente nel settore della mobilità elettrica.

 

Ecco, parliamo dell’innovazione tecnologica nel settore della mobilità elettrica. Stiamo assistendo ad una sua accelerazione notevolissima. Dove ci porterà e con quali tempi?

Su questo tema sono molto ottimista. In particolare sui tempi di miglioramento delle performance delle batterie. E questo è il fattore principale per capire quando avverrà il tanto discusso break even dal punto di vista tecnico ed economico.

 

Quando una vettura elettrica sarà più conveniente di una convenzionale?

Se non ci riferiamo esclusivamente al confronto sul costo iniziale di acquisto, ma al Total Cost of Ownership (TCO), ossia alla somma di tutte le spese che si effettuano nel corso della vita dell’autovettura, secondo noi tra tre o quattro anni il costo di una vettura elettrica sarà più conveniente di quello di una vettura a combustione interna.

 

Ed il break even sul costo d’acquisto quando arriverà?

Sempre secondo le nostre analisi appena due anni dopo aver raggiunto l’obiettivo del Total Cost of Ownership

 

Abbiamo parlato di sorpasso della vettura elettrica sul fronte tecnologico ed economico. Ma il saldo ambientale con la mobilità convenzionale a che punto è?

Il saldo ambientale dell’auto elettrica è già ben più vantaggioso dell’auto a combustione interna.

Su questo non abbiamo dubbi.  A riguardo abbiamo sviluppato numerose analisi e raccolto dati: in sostanza già da oggi, con il mix energetico attuale, l’auto elettrica ha una performance, rispetto alle emissioni, nettamente migliore di quella a combustione interna. E parliamo chiaramente dell’intero ciclo di vita del veicolo. Inoltre l’auto elettrica risolverà completamente un problema gigantesco per la qualità della vita dei cittadini: l’inquinamento delle nostre aree urbane. Come è noto l’Italia è uno dei paesi su cui pende un procedimento di infrazione della Comunità Europea in quanto esistono delle aree con condizioni drammatiche di inquinamento, specialmente per le polveri sottili. Questo problema dipende essenzialmente dal settore dei trasporti e da quello del riscaldamento. Ed in entrambe questi ambiti l’utilizzazione dell’elettricità potrà risolvere drasticamente i problemi ambientali.

 

Tutto ciò a patto che l’elettricità provenga da fonte rinnovabile…

Partiamo da una semplice valutazione: l’80% di italiani vivono in zone in cui il livello di emissioni è sistematicamente superiore ai limiti indicati dall’Agenzia Mondiale della Sanità. Con l’incremento dell’uso dell’elettricità sicuramente già avremmo, a livello locale, grandi miglioramenti ambientali anche con l’attuale mix energetico. Il problema serio, infatti, si pone nelle città ed in quel contesto indubbiamente avremmo un beneficio immenso in termini di performance climatica ed ambientale.

 

E quando ci sarà l’ulteriore sviluppo delle rinnovabili…

La situazione va analizzata in prospettiva. Noi abbiamo l’obiettivo europeo al 2030 del 32% di energia prodotta da fonti rinnovabili. Ciò vuol dire che tra 12 anni possiamo prevedere approssimativamente, e ciò dipenderà anche dallo sviluppo delle rinnovabili non elettriche, che la produzione di rinnovabili in Europa nel settore elettrico sarà molto significativa, si stima ben oltre il 50%.

Sarà un processo di cambiamento talmente radicale da non essere rapidissimo, occorreranno alcuni anni. Ma è importante evidenziare il ruolo primario, in questo processo di decarbonizzazione, dell’elettricità nei due grandi settori, quello della mobilità e quello della climatizzazione, settori che si svilupperanno parallelamente ed in modo radicale.

 

Quali scenari produrrà lo sviluppo di questi due asset?

Il percorso è già tracciato ed è talmente chiaro che non ci sarà bisogno di fare analisi sulle performance dello sviluppo tecnologico: noi prevediamo in Europa un futuro del settore elettrico completamente decarbonizzato entro il 2050.

 

Parliamo delle tecnologie che consentiranno queste performance così ambiziose. Produrre quote rilevanti di elettricità da fonte rinnovabile presuppone certamente un massiccio utilizzo dei sistemi di accumulo. A questo riguardo quali tecnologie si affermeranno maggiormente?

La velocità di miglioramento delle performance delle batterie rappresenta un fattore strategico del processo di decarbonizzazione. E ciò risulta basilare nel settore della mobilità dove le batterie costituiscono, chiaramente,  la componente critica  del veicolo elettrico, e nella generazione distribuita dove l’accumulo  ha un ruolo fondamentale per rendere efficiente ed intelligente il sistema di rete. Questi sono gli ambiti dove la ricerca sta maggiormente concentrando i propri sforzi e dove le prestazioni migliorano costantemente e in modo rapido.

 

Quale sarà il ruolo dell’Europa per lo sviluppo di tecnologie così strategiche per il nostro futuro?

L’Europa deve vincere una grande sfida e assumere la leadership delle tecnologie di accumulo. Oggi gran parte dell’industria manifatturiera che produce questi componenti si trova fuori, principalmente in Asia e Nord America. E l’Europa non può pensare di vincere a livello mondiale la grande partita della mobilità elettrica senza detenere tecnologie avanzate nel settore delle batterie. L’Europa, e anche l’Italia, ha delle importanti capacità tecnologiche per giocare al meglio questa partita ed è necessario fare un grande sforzo per vincere. La Commissione Europea ha promosso, per questo motivo, un’ alleanza per le batterie” che ha l’obiettivo di rilanciare l’innovazione e la filiera tecnologica in Europa. Ritengo che sia una sfida di straordinaria importanza per il sistema industriale europeo.

 

A breve dovrebbe essere approvato dalla Commissione Europea il pacchetto sulla mobilità. Quali aspettative concrete avete da questa norma?

Il pacchetto è ottimo in quanto basato su principi corretti e rivolto nella direzione giusta, ma deve essere più ambizioso se si vuole stimolare un processo di cambiamento del settore dei trasporti altrettanto incisivo di quello che il nostro settore ha intrapreso. Se non sollecitiamo le industrie europee ad avere una visione più ampia, attraverso target più ambiziosi, accadrà che il mercato automobilistico verrà invaso da quei produttori stranieri cha avranno trovato, più rapidamente, soluzioni tecnologiche in linea con la grande trasformazione in atto.

 

Infine Presidente, l’ing. Francesco Starace ha affermato recentemente che ”bisogna aprire le porte al futuro, con coraggio, e senza temerlo”. A suo giudizio potremmo davvero, in futuro, vivere solo di rinnovabili e, se sì, con quali tempi.

Come accennato, siamo convinti che in Europa la produzione di elettricità sarà carbon free nel 2050. Questo straordinario risultato si otterrà grazie allo sviluppo esponenziale delle tecnologie del settore che porteranno a tre importanti risultati: un drastico abbattimento dei costi di produzione di energia da fonte rinnovabile, lo sviluppo dello storage elettrochimico, e la diffusione dei sistemi di rete digitale.

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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.


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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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