A cosa serve aumentare la capacità di import Gnl UE di 230 bcm?

Tra gli 8 impianti in costruzione e i 38 pianificati, nei prossimi anni l’Europa potrebbe essere inondata di gas naturale liquefatto. Una scelta inutile – la capacità di rigassificazione attuale è usata solo al 63% - e dannosa per il clima (emetterebbe 950 MtCO2eq l’anno)

Un rapporto di Greenpeace e Energy Justice Investigations sui piani di aumento per l’import Gnl UE

(Rinnovabili.it) – Da quando la guerra in Ucraina ha fatto traballare la sicurezza energetica italiana, Roma ha moltiplicato la sua capacità di import di Gnl (gas naturale liquefatto) per liberarsi dal giogo del Cremlino. Quest’operazione non è stata presentata solo come una risposta all’emergenza ma come l’opportunità di fare dell’Italia l’hub mediterraneo del gas per l’Europa intera: a questo scopo, si pensa di rispolverare vecchi progetti di terminal Gnl sparsi per la penisola. Questo approccio ha due problemi enormi. Il primo è che lo stesso ragionamento sull’hub lo hanno fatto molti altri paesi europei e si rischia di agghindare l’Europa con una capacità di import di Gnl in UE sostanzialmente inutile. Il secondo è che questi piani fanno a pugni con gli impegni climatici, italiani ed europei.

Lo spiega con tutti i numeri del caso un rapporto di Greenpeace e Energy Justice Investigations, pubblicato oggi, che fa il punto sulle conseguenze di uno sviluppo delle infrastrutture del gas in Europa di proporzioni così vaste come quelle proposte nell’ultimo anno.

Tutti i numeri della capacità di import Gnl europea pianificata

Oggi sono in fase di costruzione 8 nuovi progetti di import di Gnl mentre altri 38 impianti sono ancora su carta, proposti ma non ancora messi in cantiere. Del totale, 7 sono FRSU – navi metaniere ormeggiate offshore, come quelle di cui si sta dotando l’Italia a Piombino e Ravenna – mentre gli altri sono terminal Gnl sia a terra che galleggianti.

Tutti insieme, questi impianti avrebbero una capacità di import di Gnl in Ue di 227 miliardi di metri cubi (bcm), dato che include anche le espansioni previste per le strutture esistenti. La Germania domina la lista con oltre 94 bcm pianificati e al secondo posto c’è l’Italia con più di 30 bcm. Seguono Grecia (21 bcm), Olanda (16), Spagna (8), e poi Estonia, Lettonia, Francia, UK e Croazia tutti con meno di 7,5 bcm pianificati a testa.

Hanno senso, questi piani? Uno sviluppo infrastrutturale del genere, secondo Greenpeace, è “irrazionale”. Nel 2022, l’anno più acuto della crisi del gas, le importazioni europee via mare dagli alleati sono aumentate (dagli Stati Uniti, ad esempio, del 140%). Eppure l’Europa è rimasta ben lontana dal saturare la sua capacità di import di Gnl: il tasso di utilizzo degli impianti non è andato oltre il 63%.

Poi c’è un problema di tempi: la maggior parte dei progetti in cantiere e su carta non vedrà la luce prima del 2026 e quindi non servirà in alcun modo a tamponare l’emergenza creata dallo stop al gas dalla Russia. A cosa servirà, invece? A vincolare al consumo di gas i paesi UE grazie a contratti di 15-20 anni. Rallentando così la transizione. E se venissero costruiti tutti, questi 46 impianti Gnl, emetterebbero in totale 950 milioni di tonnellate di CO2 equivalente (MtCO2eq) l’anno, praticamente il 30% dei gas serra generati nel 2019 dall’intera Ue.

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. 

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“.