Quali sono le città Europee più all'avanguardia pronte a diventare Smart Cities? Secondo il celebre Boyd Cohen sono Copenhagen, Amsterdam, Vienna, Barcellona, Parigi, Stoccolma, Londra, Amburgo, Berlino e Helsinki

(Rinnovabili.it) – Dopo le 8 città più Smart dell’America Latina, lo stratega del clima lo stratega del clima Boyd Cohen torna con la top ten delle 10 Smart Cities d’Europa.

Al pari se non addirittura meglio delle colleghe Statunitensi e asiatiche, le città europee si stanno impegnando nella loro trasformazione smart, impegnando energie e tempo nella ricerca indirizzata ad una mobilità più sostenibile, ad una governance più trasparente, all’efficienza energetica e allo sviluppo di tecnologie pulite che possano migliorare la qualità della vita dei cittadini.

Secondo l’esperto di sostenibilità e sviluppo urbano Boyd Cohen questa top ten di smart cities sarebbe composta da Copenhagen, Amsterdam, Vienna, Barcellona, Parigi, Stoccolma, Londra, Amburgo, Berlino e Helsinki, classificate prtendo dall’analisi dei successi ottenuti da ciascuna di loro in base a 28 differenti fattori che spaziano tra la mobilità sostenibile, green economy, la qualità della vita, la governance, l’ambiente ed il costruito.

1. COPENHAGEN

Considerata una delle città con il miglior tenore di vita del mondo e detentrice del premio quale European Green Capital del 2014, Copenhagen è sicuramente una delle smart cities più complete attualmente esistenti. Con l’obiettivo di trasformarsi in una città Carbon Neutral entro il 2025, la capitale danese ha stabilito numerosi ed ambiziosi obiettivi nel campo dell’efficienza energetica, nell’impiego delle rinnovabili, nelle norme di bioedilizia (entro il 2020 tutti gli edifici saranno ad energia zero), raggiungendo un notevole successo nella mobilità, grazie ad un0infrastruttura perfetta che consente ad oltre il 40% della popolazione di spostarsi in bicicletta.

2. AMSTERDAM

Come Copenhagen anche Amsterdam può vantare una cultura decennale nella mobilità leggera ciclo pedonale, trasformandosi paradossalmente in una delle poche città a dover fare i conti con il problema della congestione del traffico di biciclette anzichè di macchine.

Ma il vero segreto della Amsterdam Smart City è racchiuso nella scelta di investire sul parternariato pubblico-privato, che ha permesso di trasformare la città in un laboratorio urbano open source, dove sperimentare sempre nuove soluzioni destinate a migliore qualità della vita di cittadini e turisti.

3. VIENNA

 Anche Vienna possiede un’altissima qualità della vita, inoltre grazie alla recente creazione dell’ente TINA Vienna, la città è riuscita a sviluppare centinaia di strategie intelligenti, partendo dalla promozione della mobilità elettrica con la creazione di 440 stazioni di ricarica, puntando a coprire il 50% del fabbisogno energetico con fonti rinnovabili, fino alla riqualificazione di vecchi quartieri densamente popolati in esempi di smart cities.

4. BARCELLONA

Attuale detentrice di uno dei più importanti eventi dedicati alle città intelligenti lo Smart Cities Expo World Congress , Barcellona ha saputo reinventarsi in un mix di pianificazione intelligente e innovazione imprendotriale. Esempio unico il quartiere 22@ innovation district dove sono nate e continuano a svilupparsi innumerevoli start up di notevole successo.

5. PARIGI

La mobilità condivisa è sicuramente uno dei punti forti di Parigi, che può vantare un parco di biciclette di 20.000 veicoli che accanto ai 1.800 scooter rappresentano una delle più ampie flotte per il bike sharing disponibili in Europa. Parigi è anche riuscita a promuovere un ecosistema imprenditoriale fiorente classificato come uno degli 11 migliori al mondo.

6. STOCCOLMA 

La prima ad essersi aggiudicata nel 2010 il riconoscimento come European Green City, Stoccolma deve sicuramente al verde buona parte della sua ottima qualità della vita. Come la collega danese, Stoccolma punta a diventare Carbon Neutral entro il 2050, investendo nell’energia pulita e nei trasporti intelligenti pubblici ed elettrici. Banco di prova per numerose tecnologie ed innovazioni smart, Stoccolma è oggi in piena crescita.

7. LONDRA

Una delle capitali europee più creative e ricche di stimoli, Londra ha saputo investire nella pianificazione intelligente, riqualificando vaste aree della città dismesse o inutilizzate, per farne quartieri verdi e destinati anche ai meno abbienti, primo fra tutti l’esempio delle Olimpiadi. Tra le Smart Cities, Londra è sicuramente la più intelligente nella gestione del sistema economico, meta internazionale per l’imprenditorialità.

8. AMBURGO

Anche con Amburgo, la seconda città più grande di Germania, si parla del premio european green capital, assegnato alla città nel 2011. Ambugo da decenni ha puntato tutto sulla qualità dei servizi e sulla qualità della vita, investendo nella mobilità sostenibile, nell’efficienza dei trasporti, nella produzione di energia rinnovabile e nella partecipazione dei cittadini alle decisioni comunali. Esempiop unico è il quartiere HafenCity una vetrina di efficienza e sostenibilità unica nel suo genere.

9. BERLINO

La città tedesca occupa il penultimo posto nella top ten delle Smart Cities, guadagnandosi l’ingresso nella classifica grazie alla sua apertura nel campo occupazionale e creativo, lasciando notevole spazio d’azione ai giovani ed investendo nelle innovazioni intelligenti capaci di migliorare lo stile di vita dei suoi cittadini.

10.  HELSINKI

Superando di pochi punti Oslo, Helsinki è l’ultima delle 10 smart cities europee. La città finlandese è sicuramente padrona nella smart governance con un sistema di gestione amministrativa quasi completamente open source, attraverso il quale i cittadini hanno accesso a qualsiasi tipo di informazione senza alcun problema.

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“.