Venezia ospita il Summit del Cold Ironing

Si è svolto stamane a Venezia il Summit mondiale del Cold Ironing, la tecnologia che permette alle navi attraccate in porto di usufruire di energia trasmessa da terra senza dover tenere accesi i motori di bordo

(Rinnovabili.it) – Si è svolto stamattina a Venezia il Summit mondiale del Cold Ironing. Organizzato dall’European Cruise Council, che riunisce le maggiori compagnie di crociera in Europa, in collaborazione con Venezia Terminal Passeggeri, che promuove ed incrementa l’attività passeggeri nel Porto di Venezia, l’incontro ha dato voce ai progetti relativi al futuro dei porti, pensati in chiave sostenibile. Maggiore attenzione all’ambiente garantirà infatti efficienza e alte prestazioni per quanto concerne il sistema di alimentazione elettrica delle navi in banchina, il Cold Ironing appunto, che consente di spegnere i motori ausiliari delle navi attraccate, eliminando le relative emissioni. In questo modo le navi in porto ricevono l’energia di cui hanno bisogno da terra, potendo così spegnere i motori con una notevole riduzione in termini di emissione degli inquinanti.

“Il rinnovamento in chiave “green” del nostro porto è una scelta obbligata anche a fronte dell’aumento costante dei traffici crocieristici nelle prossime stagioni – sottolinea Roberto Perocchio, Amministratore Delegato di Venezia Terminal Passeggeri, – Un nuovo modo di intendere l’approvvigionamento energetico, da parte di VTP, che investe l’intera area portuale di Marittima. A breve infatti sarà operativa una flotta di shuttle elettrici per la distribuzione dei passeggeri tra i parcheggi, e lampioni elettrici per servire i collegamenti acquei con il centro storico”.

All’incontro hanno anche preso parte i massimi esperti a livello internazionale che lavorano alla tecnologia insieme a rappresentanti istituzionali, fornitori di attrezzature ed operatori che hanno fatto il punto della situazione illustrando novità e potenzialità del settore.

“Per il Porto Crociere di Venezia, – sostiene Roberto Perocchio, Amministratore Delegato della Venezia Terminal Passeggeri -, uno dei più importanti homeport (porto di sbarco ed imbarco) al mondo, quarto nel ranking internazionale, lo sviluppo del cold ironing, sistema di alimentazione elettrica delle navi in banchina che consente di spegnere i motori ausiliari delle navi attraccate, eliminando le emissioni, é di fondamentale rilevanza per il futuro. Soprattutto alla luce di un equilibrio tra il miglioramento dei servizi portuali e la riduzione dell’impatto sull’ambiente. Ritengo che l’alimentazione da banchina possa essere in alcuni casi, la soluzione ideale per superare con successo i problemi di accoglienza delle navi in luoghi dove bisogna trovare il giusto compromesso tra le dimensioni delle stesse ed il delicato equilibrio ambientale. Abbiamo apprezzato lo sforzo che stanno facendo le compagnie di crociera per migliorare la qualità del carburante e il cold ironing é un ulteriore passo in questa direzione”.

Nella sessione di apertura sono state presentate e analizzate alcune esperienze pilota del  settore, tra cui uno studio completato dalla Princess Cruises in collaborazione con il porto di Vancouver. La società navale è stata infatti la prima ad utilizzare, nel 2001, il cold ironing nei porti della costa occidentale americana. Nonostante le difficoltà di diffusione la tecnologia presenta dei benefici certi, sottolineati da Peter Xotta, Executive Vice President Operations di Port Metro Vancouver

“Grazie all’installazione delle tecnologie dell’alimentazione da banchina dal 2009 abbiamo ridotto di ben 3140 tonnellate all’anno le emissioni nell’atmosfera di gas serra. Un risultato davvero soddisfacente per un progetto decisivo per un porto come il nostro che coinvolge 130.000 posti di lavoro ed il cui 35% di attività deriva dalla crocieristica. Il progetto Shore Power, é costato complessivamente 9milioni di dollari, ripartito equamente tra governo, autorità locali ed industria. Attualmente siamo in grado di fornire l’alimentazione da terra, proveniente da fonti pulite idroelettriche, a due navi in contemporanea. A chi obietta sulla non grande differenza tra il costo per alimentare la nave mediante cold ironing piuttosto che con i motori accesi, rispondo che in termini ambientali il vantaggio del primo metodo rispetto al secondo é indubbio”.

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. 

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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“.