I vincitori dei Green Solution Awards 2021 protagonisti alla COP26

Materiali riciclati e riciclabili, energia pulita, impatto zero, emissioni vicine allo zero, comfort interno ottimale, la vetrina della sostenibilità attraverso i vincitori dei Green Solution Awards 2021

Tra i vincitori dei Green Solution Awards 2021 anche la Scuola media nZEB di Pesaro

(Rinnovabili.it) – Sono stati nominati ieri i vincitori internazionali del Green Solution Awards 2021, il concorso che premia i migliori interventi di architettura sostenibile, ecoquartieri ed infrastrutture smart.

La cerimonia si è tenuta durante la COP26 nell’ambito della giornata dedicata alla transizione ecologia delle città e del settore edilizio ed è organizzata dalla piattaforma Construction21.

Ben 192 candidati internazionali tra i quali sono stati selezionati solo 8 progetti rispettivamente per otto differenti categorie.

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Gran Premio edilizia sostenibile

Turo de la Peira, Barcellona (Spagna) – Progettista Anna Noguera, Javier Fernández

Un impianto sportivo di ben 4.430 mq dotato di palestra, piscina ed un palazzetto dello sport in grado di consumare solo 45 kWh/mq l’anno. Ecco il vincitore dei Green Solution Awards per l’architettura sostenibile.

Questo centro sportivo a Barcellona ha raggiunto ottimi livelli energetici grazie alla sua struttura in legno lamellare, alla facciata idroponica, e ad un involucro compatto incassato nel terreno per evitare dispersioni. La configurazione delle diverse parti dell’involucro è stata selettivamente determinata in base all’orientamento solare e alle esigenze di ogni spazio sulla base dei risultati di una simulazioni termodinamiche computerizzata. Lo stesso principio è stato utilizzato per la progettazione della piscina tenendo in considerazione i guadagni e le dispersioni termiche da essa generate, per raggiungere un risparmio complessivo di 182.011 kWh/anno, circa 27.302 €/anno.

Gran Premio Ristrutturazione Sostenibile

Green Factory, Lione (Francia) – Progettisti Diagonal Concept, Marc Campesi

Situato nell’ex sobborgo industriale di Lione, Green Factory era un edificio in acciaio e cemento che necessitava di un importante intervento di efficientamento. La ristrutturazione in chiave sostenibile ha permesso di abbattere i consumi del 60% arrivando ad un consumo annuo di circa 62kWh/mq.

Riscaldamento e raffrescamento sono assicurati dalla ventilazione termodinamica a doppio flusso, accoppiata ad una pompa di calore. Si tratta di un sistema innovativo che anziché immettere l’aria direttamente nell’ambiente, creano un campo di pressione in grado di mantenere in movimento controllato tutta la massa d’aria dell’ambiente.

L’elevato risparmio energetico deriva anche dalla coibentazione dell’involucro attraverso materiali naturali come la canapa ed il lino. Buona parte dei materiali proviene da percorsi di riciclo ed a sua volta è riciclabile una volta terminato il ciclo di vita dell’edificio. La parte sensoristica trasforma di fatto Green Factory in uno Smart Building capace di gestire inquinamento acustico, benefit termico, consumo energetico e comfort.

Gran premio Quartiere sostenibile

Naterre Coeur Universitè, Nanterre Parigi (Francia) – Sviluppatore UrbanEra

Il progetto è parte integrante del programma Urban Era per la valorizzazione ed il recupero di aree urbane fortemente frammentate a causa di infrastrutture pesanti (autostrade o ferrovie). In questo caso le molteplici certificazioni raggiunte hanno permesso di realizzare un’area urbana ecologica, efficiente e dove la biodiversità trova terreno fertile. Siamo poco distanti da Parigi e quest’aria di circa 76mila ettari si è ben presto trovata al centro di tre grandi attrattori urbani: l’università di Paris La Defence, un quartiere di edilizia popolare in fase di rinnovamento e la stazione ferroviari della città di Nanterre.

Il risultato è una vera e propria smart city, dotata di edifici intelligenti connessi alla rete, di ampie aree naturali ricche di biodiversità, tetti verdi per il controllo dell’inquinamento e delle dispersioni, ed una smart grid integrata ed alimentata da fonti rinnovabili che assicura un autoconsumo del 100%.

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Gran Premio Infrastrutture sostenibili

Mehr.Wert.Pavillon, Heilbronn (Germania) – Committente Bundesgartenschau

Il progetto è stato sviluppato come un banco di prova e laboratorio all’aria aperta per testare nuovi scenari di sviluppo urbano. In particolare il Padiglione è stato commissionato dalla Bundesgartenschau alla facoltà di architettura sotto la guida del presidente del Sustainable Building Council, per affrontare il tema delle risorse e delle materie prime. Tutti i materiali impiegati provengono da percorsi di riciclo di strutture dismessi nelle vicinanze ed a loro volta, saranno totalmente reimpiegabili in futuro. L’obiettivo del Padiglione è dimostrare la possibilità di vedere l’architettura anche come un “magazzino di materiali” risparmiando energia, emissioni ed impatto.

Categoria Energia e climi temperati

Antonio Brancati Scuola Media, Pesaro (Italia)

Un esempio eccellente di bioedilizia costruita su un sito abbandonato appositamente prescelto per azzerare il consumo di suolo. Grazie a un bando di progettazione è stata poi costruita una scuola che garantisse standard nZEB e LEED.

Tutti i rifiuti dovuti al cantiere sono stati riciclati raggiungendo una soglia di recupero del 98%.

L’edificio è dotato di un tetto verde, di un sistema di controllo solare automatizzato, di vasche per il recupero dell’acqua piovana, di un involucro ad alte prestazioni rivestito da una parete ventilata in gres porcellanato che abbatte i consumi ed elimina il problema della manutenzione. I pannelli fotovoltaici forniscono energia pulita, mentre pompa di calore ed impianti ad alta efficienza mantengono sotto controllo i consumi.

Categoria Energia e climi caldi

Rivière-Salée Medico-Social Centre, Nouméa, Nouvelle Calédonie (Francia)

Il centro medico si trova in Nuova Caledonia e si è ben presto rivelato una vetrina sulle strategie bioclimatiche e sostenibili applicabili alle strutture destinate ad un uso pubblico.

Il consumo energetico stimato l’anno è pari a 84 kWh/mq, grazie ai pannelli fotovoltaici alla ventilazione naturale, al solare termico per l’acqua calda sanitaria. L’acqua piovana è raccolta sulla copertura grazie ad un sistema di stoccaggi che la reimmette nella rete d’irrigazione esterna.

La pelle esterna dell’edifico è caratterizzata da una serie di doghe verticali costruite con materiali naturali miscelati, quali la lolla di riso e la salgemma di olio minerale. Grande attenzione è stata posta al comfort visivo ed acustico degli ambienti interni, permettendo a tutte le stanze un affaccio diretto sul patio centrale.

Categoria Low Carbon

4 Passive Social Housing Units i Straw Wood, Plainfaing (Francia)

Il progetto comprende 4 alloggi sociali collettivi sviluppati su un lotto di circa 100mq. La vittoria per la categoria Low Carbon ai Green Solution Awards si deve ai dati di emissione annua stimati per la struttura: poco più di 3 kgCo2/mq l’anno. I materiali utilizzati per l’edifici sono a bassissime emissioni di carbonio e prevalentemente di origine naturale come la paglia, la cellulosa, il legno per la struttura portante, e le fibre vegetali. L’elevato isolamento termico dell’involucro combinato con un sistema di recupero di calore dalle acque grigie, con la produzione di energia rinnovabile e le strategie di progettazione passiva assicurano all’edificio un consumo medio annuo di soli 45 kWh/mq.

Categoria Comfort e Salute

Schroeder 2020, Kockelscheuer, Luxemburg

Nel 2013 nasce l’idea di costruire un nuovo edificio per uffici per la sede Schroeder & Associés SA puntando ad un Net zero energy building. Il risultato è una struttura con un fabbisogno energetico annuo di soli 86 kWh/mq anno. Il merito è dell’involucro edilizio ad alte prestazioni ed altamente isolante, della caldaia a biomassa, del sistema fotovoltaico, della gestione sensorizzata ed automatizzata dei consumi.

Per scelta l’edificio è completamente modulare, smontabile e flessibile. La struttura portante in cemento è integrata ad una pelle in legno prefabbricato con isolamento in cellulosa. La qualità dell’aria interna è uno degli elementi che maggiormente hanno interessato le fasi preliminari del progetto, tutte sviluppate grazie alla tecnologia BIM.

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Il Ministero dell'Ambiente pubblica gli esiti della consultazione pubblica sul Decreto Ministeriale FER X, chiusa lo scorso settembre. Dai 46 soggetti partecipanti emerge l'esigenza di conoscere per tempo tutte le informazioni utili alla programmazione degli investimenti nelle rinnovabili. Chiesti chiarimenti sul processo autorizzativo e sulle tempistiche

Decreto FERX, nuovi spunti di riflessione

Servono maggiori informazioni sui coefficienti sul prezzo d’aggiudicazione, sui criteri di priorità, sulla documentazione per l’accesso al meccanismo e sulle tipologie di interventi ammessi. In particolare quando si tratta di progetti di “rifacimento” e “potenziamento”. Queste alcune delle principali richieste emerse dalla consultazione pubblica sul Decreto FERX. La scorsa estate il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza energetica aveva pubblicato lo schema del provvedimento per una raccolta di pareri da parte degli stakeholder, con l’obiettivo di condividerne le logiche. Oggi il MASE rende noti gli esiti di tale consultazione puntando i riflettori sugli spunti e le richieste emerse da parte dei 46 soggetti partecipanti. 

Gli esiti della consultazione pubblica

Ricordiamo che il Decreto FERX nasce con lo scopo di definire un meccanismo di supporto espressamente dedicato ad impianti a fonti rinnovabili con costi di generazione vicini alla competitività. Come? Tramite contratti CfD a valere sull’energia elettrica prodotta dagli impianti. Con un accesso diretto per quelli di taglia inferiore al MW, e tramite aste al ribasso per quelli di taglia uguale o superiore al MW. Ed è proprio su queste due modalità che arrivano le prime considerazioni.

Per la maggior parte dei soggetti che hanno risposto alla consultazione, il contingente di 5 GW per gli impianti FER ad accesso diretto non sarebbe sufficiente, soprattutto vista la grande attenzione che stanno ricevendo al livello di investimento i sistemi di piccola taglia.

Per quanto riguarda l’accesso tramite asta, invece, il parere generale condivide i contingenti individuati, che secondo l’ultima bozza pubblicata oggi sarebbero: per il fotovoltaico 45 GW; per l’eolico di 16,5 GW; per l’idroelettrico di 630 MW; per i gas residuati 20 MW. “Tuttavia – si legge nel documento del MASE – congiuntamente alla risposta positiva sono state proposte diverse modifiche (aumento di uno specifico contingente, creazione di nuovo contingente, meccanismi di riallocazione della potenza non assegnata, ridefinizione dei contingenti al fine di favorire lo sviluppo dei PPA, etc.)”. Tra gli spunti emersi c’è la proposta di contingenti separati tra il fotovoltaico a terra e sul tetto.

Proposti nuovi requisiti di accesso e tempistiche

In tema requisiti d’accesso, alcuni soggetti chiedono l’incremento della soglia di potenza per l’accesso diretto, l’aggiunta dei criteri ESG, la reintroduzione del requisito specifico che attesti la capacità finanziaria ed economica di chi partecipa al meccanismo del Decreto FERX.

“Con riferimento ai tempi massimi individuati per la realizzazione degli interventi, la consultazione ha evidenziato un forte distaccamento con le aspettative degli operatori. Per quanto detto diversi soggetti propongono per una o più fonti l’innalzamento dei tempi previsti, chiedendo di tenere in considerazione parametri quali, la potenza e/o la tipologia d’intervento, l’ottenimento dei titoli autorizzativi, i tempi di realizzazione della connessione e quelli dovuti agli approvvigionamenti, che sottolineano, potrebbero oltretutto determinare un aumento dei costi, visto anche i meccanismi incentivanti”, si legge ancora nel documento.

Per i tempi di comunicazione della data d’entrata in esercizio dell’impianto, emerge nel complesso l’esigenza di un prolungamento, aggiungendo da più 60 giorni a 12 mesi. Viene anche evidenziata una certa contrarietà all’obbligo per gli operatori di impianti rinnovabili non programmabili che stipula un contratto CfD ad abilitarsi alla fornitura dei servizi di dispacciamento.

Un gruppo di scienziati del KAIST ha sviluppato una batteria a ioni di sodio ad alta energia, ad alta potenza e di lunga durata

Quando le batteria a ioni sodio incontrato i supercondensatori a ioni sodio

Arriva dalla Corea del Sud la prima batteria ibrida al sodio in grado di battere la tecnologia a ioni di litio a mani basse. Con ottime prestazioni lato di capacità di accumulo, potenza, velocità di carica e durata, come dimostra l’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Energy Storage Materials (testo in inglese).

Nel 2020 le batterie a ioni sodio (Na+) hanno raggiunto prestazioni comparabili a quelle degli ioni di litio in termini di capacità e durata del ciclo in condizioni di laboratorio. Da allora il segmento ha continuato a macinare grandi progressi, spinto dall’esigenza globale di trovare una tecnologia di accumulo più economica delle ricaricabili al litio e meno dipendente dalle attuali catene di approvvigionamento dei materiali critici. L’ultimo grande risultato nel campo è quello segnato da un gruppo di scienziati del KAIST, il Korea Advanced Institute of Science and Technology.

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Il team guidato dal professor Jeung Ku Kang del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali ha messo a punto una batteria ibrida agli ioni di sodio dalle prestazioni eccellenti e in grado di ricaricarsi in pochi secondi. Il segreto? Un’architettura che integra materiali anodici propri delle batterie con catodi adatti ai supercondensatori.

Batteria ibrida al sodio, prestazioni record

In realtà non si tratta di un approccio nuovo. Gli stoccaggi ibridi con Na+ sono emersi negli ultimi anni come una promettente applicazione nel campo dell’energy storage in grado di superare i punti deboli degli accumulatori a ioni di sodio più conosciuti.

Tradizionalmente questo metallo è usato e studiato in due tipi di dispositivi di stoccaggio: batterie e condensatori. Le prime, come spiegato poc’anzi, forniscono oggi una densità di energia relativamente elevata ma sono caratterizzate da una lenta cinetica di ossidoriduzione, che si traduce in una bassa densità di potenza e una scarsa ricaricabilità. I secondi invece hanno un’elevata densità di potenza dovuta all’accumulo di carica tramite rapido adsorbimento di ioni superficiali, ma una densità di energia estremamente bassa.

Tuttavia unire le due tecnologie impiegando catodi di tipo condensatore e degli anodi di tipo batteria, non ha dato subito i risultati sperati. La causa è da ricercare soprattutto nello squilibrio cinetico tra i due tipi di elettrodi.

Nuovi materiali per catodo e anodo

Per arginare il problema il team sudcoreano ha utilizzato sviluppato un nuovo materiale anodico con cinetica migliorata attraverso l’inclusione di materiali attivi fini nel carbonio poroso derivato da strutture metallo-organiche. Inoltre, ha sintetizzato un materiale catodico ad alta capacità e la combinazione dei due ha consentito lo sviluppo di un sistema di accumulo di ioni sodio che ottimizza l’equilibrio e riduce al minimo le disparità nei tassi di accumulo di energia tra gli elettrodi.

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La cella completamente assemblata supera per densità di energia le batterie commerciali agli ioni di litio e presenta le caratteristiche della densità di potenza dei supercondensatori. Nel dettaglio la batteria ibrida al sodio si ricarica rapidamente e raggiunge una densità di energia di 247 Wh/kg e una densità di potenza di 34.748 W/kg. Inoltre gli scienziati hanno registrato una stabilità del ciclo con efficienza Coulombica pari a circa il 100% su 5000 cicli di carica-scarica.

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“.