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Materie Prime Critiche, scenari e criticità in ambito europeo 

Dal convegno del Coordinamento FREE, G.B. Zorzoli: «Si stanno manifestando evidenti problemi strategici in particolare per la transizione energetica ma anche per altri settori tecnologici». Attilio Piattelli: «Ci aspettiamo indirizzi precisi e puntali dalla istituzioni per rispondere a queste sfide con i giusti tempi per il bene del sistema paese»

Materie Prime Critiche
Credits: Coordinamento Free

Le materie prime critiche sono cruciali per l’innovazione tecnologica in generale ed ecologica/energetica in particolare. Per questo motivo il Coordinamento FREE ha voluto fare il punto della situazione con il convegno di oggi “La sfida dei CRM e l’European critical raw materials act” che si è svolto questa mattina a Roma presso lo Spazio Europa. In sintesi, la dipendenza da queste risorse scarse porta con sé una serie di sfide significative. In particolare, l’attuale concentrazione geografica delle opportunità di approvvigionamento, con Paesi come la Cina che dominano il mercato di molte di queste materie, solleva una serie di questioni di sicurezza energetica e di sostenibilità della transizione. Per risolvere queste criticità si sta puntando alla ricerca di nuovi giacimenti di approvvigionamento, al miglioramento delle tecniche di riciclaggio dei materiali critici e, soprattutto, all’innovazione tecnologica che punta all’utilizzo di materiali più largamente diffusi in modo da avere catene di approvvigionamento più diversificate e resilienti.

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«Questa iniziativa del coordinamento FREE aveva lo scopo di sensibilizzare su un tema che sta diventando decisivo per il processo di decarbonizzazione, cioè fare il punto sulle materie critiche che oggi rappresentano un potenziale problema sia per la transizione energetica che per altri settori strategici, in termini di disponibilità e di costo. – ha affermato G.B. Zorzoli, già presidente e cofondatore del Coordinamento FREE – Il convegno ha messo in luce che la criticità dei materiali è una definizione volatile. Infatti cambia a seconda delle scelte geopolitiche che vengono effettuate e a seconda dello sviluppo delle differenti tecnologie».

Il convegno ha anche fatto il punto sulle politiche comunitarie e sui programmi per ridurre la dipendenza dai materiali critici attraverso tre filoni principali:

•  il riciclo e riuso dei materiali o dei componenti che contengono dei materiali critici;

• lo sviluppo delle tecnologie alternative che riducono o azzerano il ricorso ai materiali critici;

• l’attività mineraria di estrazione dei materiali nei paesi occidentali e in particolare all’interno dell’unione Europea. 

Al dibattito hanno partecipato G.B. Zorzoli (Coordinamento Free) che ha introdotto la discussione, Matteo di Castelnuovo (Presidente Aiee, Bocconi, OIMCE) che ha tracciato il quadro di riferimento Comunitario, Alicia Mignone (Former Chair of the IEA Committee on Energy Research and Technology) che ha approfondito le definizioni e le valutazioni delle Materie Prime Critiche, mettendo anche in evidenza il differente approccio dell’Europa rispetto a quello americano, Nunzia Bernardo (RSE), che ha descritto il contesto europeo e italiano circa le Materie Prime Critiche e il ruolo della ricerca svolta da RSE e Attilio Piattelli (presidente del Coordinamento FREE) che ha concluso il dibattito.

Durante l’appuntamento si è anche dato rilievo a un materiale che è più strategico che critico, il Litio, e in particolare alle opportunità derivanti dall’estrazione del litio dai siti geotermici soprattutto in un panorama come quello dell’Italia che è ricco di giacimenti geotermici che contengono Litio estraibile con basso impatto ambientale rispetto alle altre modalità di estrazione mineraria.

«Bisogna ricordare che i materiali sono critici in misura differente a seconda delle differenti applicazioni tecnologiche. –  ha affermato Attilio Piattelli, presidente del Coordinamento FREE, nelle sue conclusioni – Anzi, lo sviluppo delle tecnologie digitali sta causando una crescita della domanda dei materiali critici comparabile se non maggiore di quella dovuta dai processi di decarbonizzazione. In quest’ambito ci sono studi sia da parte del OIMCE (Osservatorio Italiano Materie Critiche Energetiche), di cui FREE fa parte, che del RSE, ma un ruolo fondamentale dovrà averlo anche la politica dalla quale ci aspettiamo decisioni puntali in materia affinché si possa rispondere a queste sfide in maniera rapida e coerente con i tempi attesi per la decarbonizzazione».

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Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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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.