L’ambizione ecologica di Amburgo

Pur essendo una delle più grandi metropoli industriali europee, Amburgo si è aggiudicata il titolo di green capital, dimostrando al mondo l'inestimabile valore del cambiamento sostenibile.

Come ogni anno la Commissione Europea ha assegnato il titolo di European Green Capital, destinato alla città che meglio si è distinta nel campo delle politiche eco-sostenibili volte all’ambiente. Dopo la premiata Stoccolma del 2010, la capitale protagonista di quest’anno è stata Amburgo, splendida città sulle sponde del fiume Elbe a nord della Germania e a pochi passi dal mar Baltico. Pur essendo un grande centro metropolitano da secoli considerato uno degli hub commerciali più importanti del nord Europa, la verde Amburgo si è da sempre distinta per la grande attenzione dedicata alle vaste aree verdi che incoronano il suo paesaggio. Il rispetto e la cura, riposta dagli amministratori di questa città, nel custodire le riserve protette e le foreste che caratterizzano il territorio, Amburgo venne premiata già nel 1990 del titolo di World Nature Heritage, un riconoscimento dell’Unesco dedicato alle aree  naturali di particolare bellezza felicemente preservate. Seconda città tedesca per popolazione dopo Berlino, la scelta di Amburgo  di investire su un futuro verde è da tempo portata avanti con successo, come rivelato dagli studi condotti dalla stessa Commissione Europea per la scelta del vincitore del European Green Capital. Il titolo viene assegnato da una giuria internazionale, in base a diversi indicatori:

• Il contributo locale per la lotta al cambiamento climatico;
• I trasporti pubblici ed il valore della mobilità sostenibile a servizio della città;
• Lo smaltimento dei rifiuti;
• L’accessibilità agli spazi verdi pubblici e la valorizzazione delle aree di particolare pregio;
• Le misure adottate per prevenire l’inquinamento acustico;
• La qualità dell’aria;
• La gestione sostenibile del suolo;
• L’impiego dell’acqua prevenendo gli sprechi.

Amburgo da anni ha intrapreso delle scelte green, che l’hanno portata a primeggiare in Germania e nella stessa Europa, investendo moltissimo a favore del recupero architettonico, della riqualificazione urbanistica  e della mobilità sostenibile. Le iniziative portate avanti nel corso degli anni sono state tutt’altro che facili, considerando i numeri che ruotano attorno ad Amburgo: 4,3 milioni di abitanti risiedono nella regione metropolitana, 1.8 dei quali solo nel centro della città, 300 mila sono le persone che quotidianamente si spostano per raggiungere il proprio posto di lavoro, 500 industri attive a livello commerciale e 755 sono i chilometri quadrati occupati dal suo porto, il terzo più grande d’Europa.

Il vento del cambiamento

Tra le prime città europee a firmare il Patto dei sindaci, Amburgo, ha varato un piano organico ed integrato con target ambientali molto elevati. Entro il 2020 infatti, si prevede una riduzione delle emissioni di CO2 del 40%, che dovrebbero raggiungere la soglia dell’80% entro l’anno 2050. Le premesse sono ottime: dal 1990 ad oggi è stata riscontrata una diminuzione del 15% delle emissioni pro capite di Co2, corrispondente ad un risparmio energetico annuo pari a circa 46.000 Mwh.

Il piano d’azione varato dalla città non ha trascurato alcun aspetto a partire dalla scelta di investimento a favore di un approvvigionamento energetico, triplicando negli ultimi 12 anni l’utilizzo a favore delle fonti rinnovabili. Per assicurarsi che il 100% dell’approvvigionamento energetico provenga effettivamente da fonti pulite, la città di Amburgo, ha optato per un unico fornitore di servizi, incaricato di coprire il fabbisogno energetico totale, esclusivamente da fonti ecocompatibili o gas organici. Sono dunque più di 600 le imprese che grazie ad impianti solari, eolici e biomassa, producono l’energiua necessaria per la città.

Anche la tecnologia è stata di grande aiuto a questa città, che ogni anno investe milioni di euro a favore di nuove soluzioni che sappiano trasformare il calore prodotto dai numerosi scarti industriali provenienti dal porto, in energia attiva per tutti gli usi.

Oltre ad un efficientissimo sistema di riciclaggio dei rifiuti, che ha consentito un risparmio di circa 1 milione di tonnellate di CO2 in un solo anno, Amburgo ha notevolmente investito sul famoso “Oro blu”: l’acqua. innanzitutto la città ha ridotto notevolmente gli sprechi monitorando il consumo pro-capite e pubblicizzando una politica del risparmio, inoltre, l’Amministrazione comunale ha poi provveduto all’installazione di innovativi sistemi di recupero delle acque reflue e piovane, dimezzando lo spreco di questa risorsa.

Mobilità sostenibile

Tutta l’area metropolitana di Amburgo è già oggi interamente servita da un servizio integrato di trasporto pubblico, talmente efficiente e capillare da consentire a quasi tutti i cittadini di lasciare il proprio mezzo privato a casa. Ovviamente, quasi tutta la flotta che compone il servizio di trasporto pubblico è alimentata con energia pulita, con il numero più elevato in Europa di veicoli alimentati ad idrogeno. In questo capo Amburgo è decisamente una città pioneristica. Il servizio è poi integrato da un efficiente sistema di taxi-smart esclusivamente elettrici, che riducendo i costi dovuti al carburante, ha notevolmente abbassato i prezzi.

Ma le innovazioni non si esauriscono qui, dal luglio del 2009 infatti, la società StadtRAD bicycle, ha sviluppato un progetto che prevede una rete di 71 stazioni dislocate attorno alla città, ciascuna delle quali dotata di 1.000 biciclette. Gli utenti iscritti sono già 53.000, i quali possono contare su 1.800 chilometri di piste ciclabili perfettamente funzionanti ed efficacemente dislocate nel perimetro della città.

Essendo uno dei porti più grandi a livello europeo, le iniziative green a favore dell’area della marian non potevano certo essere da meno. Così sono stati introdotti diversi accorgimenti sostenibili, che vanno dalla riduzione dei dazi portuali per le aziende mercantili eco-friendly, fino al potenziamento della flotta navale a vela.

La politica di Amburgo è lungimirante quanto semplice: conservare l’ambiente e risparmiare energia equivale a ridurre considerevolmente i costi di gestione.

Il treno delle idee

Per rimanere in costante aggiornamento sugli obiettivi di Amburgo e sulle iniziative concrete che vengono di conseguenza portate avanti, la municipalità della città ha dato vita a due importanti iniziative, indispensabili per il coinvolgimento diretto della cittadinanze nelle scelte eco-sostenibili. La prima iniziativa ha previsto la realizzazione di un Infopavillion nel centro della città; un padiglione espositivo che giorno per giorno viene aggiornato sui traguardi raggiunti e sulle iniziative in corso. La seconda geniale idea ha visto la creazione di un vero e proprio “treno delle idee”, tramite il quale la Green Capital Amburgo ha portato in giro per l’Europa la propri politica eco-friendly. il tour conclusosi a settembre di quest’anno, ha toccato le principali città europee, in un’ottica di dialogo e condivisione delle rispettive scelte eco-sostenibili.

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“.