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Celle solari silicio perovskite, il futuro del fotovoltaico è “tandem”

A Neuchâtel, in Svizzera, si è celebrato il matrimonio tra fotovoltaico tradizionale e di nuova generazione. Qui, infatti, i ricercatori dell’Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL) e del Centro svizzero di elettronica e microtecnica (CSEM) hanno realizzato delle unità ibride da record: celle solari silicio perovskite con un’efficienza di conversione del 25,2 per cento. E la resa non è l’unico elemento degno di nota: per fabbricarle gli scienziati hanno messo a punto un procedimento economico e semplice che può essere direttamente integrato nelle attuali linee di produzione. “Stiamo proponendo di utilizzare attrezzature già in uso, aggiungendo solo alcune fasi specifiche. I produttori non dovranno adottare una tecnologia solare completamente nuova, ma semplicemente aggiorneranno le loro linee di produzione per le celle a base di silicio”, spiega Christophe Ballif, responsabile del laboratorio fotovoltaico dell’EPFL.

Nel campo fotovoltaico il silicio domina oggi il 90% del mercato. In termini di costi, stabilità ed efficienza (20-22%), questi dispositivi sono molto più avanti rispetto alla concorrenza. Tuttavia, dopo decenni di ricerche e investimenti, questa tecnologia sembra ormai prossima al raggiungimento del suo limite teorico. In altre parole: non è possibile raggiungere efficienze più alte impiegando esclusivamente questo tipo di semiconduttore.
Una delle soluzioni per oltrepassare il limite, è quella di creare celle multigiunzione dove vari substrati di materiali semiconduttori sono adagiati uno sopra l’altro per massimizzare l’assorbimento e la conversione dei raggi solari in elettricità. Un “trucco” usato con parsimonia dall’industria fv a causa dei costi del processo. Ma il team di ricercatori svizzeri è riuscito a trovare un modo per fabbricare celle solari al silicio perovskite economicamente competitive.

Nella soluzione tandem la perovskite converte efficientemente la luce blu e verde, mentre il silicio è più efficace nella conversione della luce rossa e infrarossa. “Combinando i due materiali, possiamo massimizzare l’uso dello spettro solare e aumentare la quantità di energia generata” affermano i principali autori dello studio, Florent Sahli e Jérémie Werner. “I calcoli e il lavoro svolto dimostrano che dovrebbe essere presto possibile raggiunger un’efficienza del 30%”.

Il punto centrale del lavoro è aver trovato un modo semplice per impilare i due materiali, senza dover modificare strutturalmente lo strato di silicio, la cui superficie micro strutturata crea solitamente dei problemi alla sovrapposizione. Il risultato sono celle solari silicio perovskite efficienti e direttamente compatibili con le tecnologie basate sul silicio monocristallino. Al momento, la ricerca continua per aumentare ulteriormente l’efficienza e dare al film in perovskite una maggiore stabilità a lungo termine.

 

Fonte: http://www.rinnovabili.it/

ll Carbon Monitoring System (CMS) della NASA ha permesso di monitorare le emissioni di CO2 e di metano grazie agli strumenti satellitari e aeronautici

Gli Stati Uniti eliminano il piano per monitorare le emissioni di CO2. L’amministrazione del Presidente Donald Trump è infatti andata nuovamente all’attacco delle politiche ambientali, cancellando il Carbon Monitoring System (CMS) della NASA che permetteva di monitorare le emissioni di CO2 e di metano. Lo riporta la rivista statunitense Science. Si tratta di un modello di ricerca prezioso, dal costo di 10 milioni di dollari l’anno, che ha premesso sino ad oggi grazie agli strumenti satellitari e aeronautici di monitorare a distanza il biossido di carbonio e il metano e di ricostruire in modelli in alta risoluzione dei flussi di emissioni di CO2 nel Pianeta. “Se non è possibile misurare le riduzioni delle emissioni, non si può essere certi che i Paesi aderiscano all’accordo”, ha detto a Science Kelly Sims Gallagher, direttrice del Centro per la politica internazionale dell’ambiente e delle risorse dell’Università di Tufts, che ha definito la decisione dell’amministrazione di porre fine al programma come “un grave errore”.

Molti dei 65 progetti supportati dal CMS dal 2010 si sono concentrati sul carbonio contenuto nelle foreste tropicali. Uno di questi progetti prevedeva una collaborazione tra la NASA e il Servizio forestale statunitense (U.S. Forest Service), in cui è stato creato un dispositivo di laser imager basato su aeromobili per quantificare le riserve di carbonio di queste aree verdi. “E’ stato completato un inventario del carbonio contenuto nelle foreste in Alaska ad una frazione del costo”, ha detto a Science il leader del team scientifico del CMS, George Hurtt. Molte nazioni in via di sviluppo sono state pagate per prevenire la deforestazione attraverso meccanismi come il programma REDD + delle Nazioni Unite, che si concentra sulla riduzione delle emissioni causate dalla deforestazione. Ma non è stato sempre possibile fidarsi dei dati sulle riduzioni di emissioni dichiarate da questi paesi, proprio perché gli strumenti per monitorare i cambiamenti delle foreste tropicali sono sempre stati limitati. La fine del CMS “significa che saremo meno in grado di monitorare i cambiamenti nel carbonio”, dice Stephen Hagen, uno scienziato senior presso Applied GeoSolutions a Newmarket, nel New Hampshire.

“Il tema della mitigazione del clima e del monitoraggio del carbonio non è forse la massima priorità ora negli Stati Uniti”, ha affermato Hurtt. “Ma è quasi ovunque”. Il lavoro di monitoraggio del carbonio continuerà in Europa, anche se gli Stati Uniti hanno ceduto la leadership nel processo. “Ci spariamo davvero sui piedi se lasciamo che altre persone sviluppino la tecnologia”, ha detto a Science Phil Duff, presidente del Woods Hole Research Center a  Falmouth, Massachusetts.

 

Fonte: http://www.rinnovabili.it/

Per contrastare gli alti livelli di inquinamento atmosferico presenti nelle grandi città, lo studio di architettura Builtd, ha realizzato a New York un condominio di lusso rivestito con una particolare sostanza in grado di purificare l’aria circostante.

I livelli di inquinamento nelle grandi città sono un problema serio e attuale. A Soho, New York, è stato realizzato un grattacielo che pulisce l’aria circostante grazie ad un particolare rivestimento. 570 Broome, questo è il nome del condominio di lusso, è alto venticinque piani, ospita cinquantaquattro appartamenti ed è stato  progettato da Tahir Demircioglu dello studio di architettura Builtd.

La sua facciata, quasi tutta completamente specchiata, richiama la storia del quartiere dove sorge, Soho, un tempo chiamata distretto della stampa. Da qui la sua particolare forma basata sulla geometria dei cubi sfalsati. Ma la sua caratteristica principale è che questo grattacielo purifica l’aria quanto un parco di 500 alberi grazie ad un particolare materiale, di cui sono rivestite le sue facciate, che utilizza il sole per trasformare gli agenti contaminanti in sale e vapore acqueo.

Il grattacielo che purifica l’aria: come funziona

Grazie alla collaborazione di due società (Neolith, specializzata nella produzione di rivestimenti in pietra e PURETi, produttore specializzato in nanoprodotti a base d’acqua) il condominio di lusso è rivestito con un trattamento a base di nanoparticelle acquose e biossido di titanio. Attraverso il processo di fotocatalisi, la luce solare attiva le particelle di biossido di titanio che sfruttano l’energia luminosa per trasformare l'umidità dell'aria in agenti ossidanti in grado di distruggere le particelle degli agenti contaminanti. Il risultato finale è che gli inquinanti vengono ridotti a vapore acqueo e sale. “Questo processo viene ripetuto milioni di volte al secondo fino a quando tutti i contaminanti non vengono distrutti”. Questa tecnologia migliora la qualità dell'aria, è anti-batterica, anti-allergene e anti-odore. Inoltre, secondo Neolith, questa tecnica è in grado di ottenere dei punti in più nel caso in cui l’edificio a cui è applicato mira alla certificazione LEED.

L’ illuminazione naturale degli appartamenti è garantita dalla doppia esposizione nord-sud delle finestre, realizzate con doppio vetro a bassa emissività e che riempiono l’intera altezza degli appartamenti, dal pavimento al soffitto. In questo modo assieme alla visibilità superiore, si coniuga un elevato comfort termico. Un giardino nell’ingresso dell’edificio in cui spicca un albero di acero giapponese ed un comodo salotto completano la descrizione di questo splendido e costoso, condominio newyorkese in grado di purificare l’aria della città.

 

Fonte: http://www.infobuildenergia.it/

Secondo una ricerca pubblicata su Science, un team di ricercatori inglesi è riuscito a dimostrare che è possibile superare l’attuale limite di produzione del 33,7% a cui sono soggette.

La produzione delle tradizionali celle solari è “bloccata” da limite Shockley-Queisser. Questo significa che in condizioni ideali solo il 33,7% della potenza della luce solare che colpisce la cella può essere trasformato in elettricità. Ma i fisici dell’Università di Warwick sono riusciti a dimostrare che questo limite è superabile.
 
Un team di fisici dell’Università di Warwick ha analizzato i limiti fisici delle tradizionali celle solari presenti in commercio. Nel documento pubblicato su Science, intitolato “Flexo-Photovoltaic Effect”, il team di ricercatori è riuscito a dimostrare che deformando fisicamente i cristalli dei semiconduttori è possibile aumentare il rendimento delle celle solari.
 
Le tradizionali celle fotovoltaiche sono formate da due strati di materiale semiconduttore. Uno strato è tecnicamente “drogato” con atomi di boro (silicio di tipo P che presenta lacune di elettroni) mentre l’altro è drogato con atomi di fosforo (silicio di tipo N, eccesso di elettroni). Quando i due strati sono a contatto si ottiene una giunzione P-N e quando i fotoni della luce arrivano sulla superficie della cella, gli elettroni iniziano a scorrere tra i due strati producendo una corrente elettrica. Come già anticipato, questa struttura fisica è soggetta al limite di efficienza Shockley-Queisser, il che significa riuscire a convertire in elettricità solo il 33,7% della potenza contenuta nella luce solare che colpisce la cella fotovoltaica.

Deformando le celle solari si potrebbe ottenere più energia  

C’è un altro modo per raccogliere le cariche prodotte dai fotoni della luce solare: l’effetto fotovoltaico anomalo (bulk photovoltaic effect). Questo effetto si verifica in alcuni semiconduttori e isolanti in cui la mancanza di perfetta simmetria attorno al loro punto centrale, genera una tensione altissima. Di contro questi materiali hanno efficienze molto basse e non vengono mai utilizzati nei sistemi fotovoltaici.
 
Il team guidato dal professor Marin Alexe ha cercato di replicare questa mancanza di simmetria nelle comuni celle fotovoltaiche per aumentarne la produzione. Utilizzando delle punte conduttive hanno deformato alcuni cristalli di semiconduttori come titanato di stronzio, biossido di titanio e silicio, scoprendo che è possibile applicare l’effetto fotovoltaico anomalo a questi materiali. Secondo le dichiarazioni del professor Alexe: “Aumentando la gamma di materiali che possono beneficiare dell'effetto fotovoltaico anomalo non è necessario formare alcun tipo di giunzione, qualsiasi semiconduttore con un migliore assorbimento della luce può essere selezionato per le celle solari e, infine, il limite termodinamico finale dell'efficienza di conversione della potenza, il cosiddetto limite Shockley-Queisser, può essere superato. Per farlo però dobbiamo riuscire a superare le sfide ingegneristiche legate a questo processo. Immaginate quali vantaggi si potrebbero avere se le celle fotovoltaiche riuscissero ad aumentare anche di un solo punto percentuale la loro efficienza”.

 

Fonte: http://www.infobuildenergia.it/

A guidare la classifica anche quest'anno la Liguria, che vanta 27 località “col bollino blu”

Sono 368 le spiagge più belle d'Italia, 26 in più rispetto al 2017 con la Liguria che, anche quest'anno, si riconferma al top. Sono le Bandiere Blu 2018 assegnate dalla Foundation for Environmental Education (FEE) a 175 comuni italiani e 70 approdi turistici, che corrispondono a al 10% circa delle spiagge premiate a livello mondiale.
 
L'anno scorso le spiagge italiane premiate in base ai 32 criteri di sostenibilità (dalla qualità delle acque alla raccolta differenziata) sono state 342 e da 163 si è passati a 175 Comuni, 12 in più rispetto al 2017.
 
A guidare la classifica, anche quest'anno, la Liguria, con 27 località. Seguono la Toscana, con 19 località, la Campania, che raggiunge 18 Bandiere con tre nuovi ingressi e le Marche che, con 16 località, perdono una Bandiera. La Puglia conquista tre nuove “distintivi” e raggiunge quota 14 Bandiere, mentre la Sardegna è presente con 13 località, grazie a due nuovi ingressi. L’Abruzzo va a quota 9, con l’entrata di un lago, e la Calabria sale a 9 con due nuovi ingressi. Il Veneto conferma le 8 Bandiere ed anche il Lazio 8, con un comune uscito ed una nuova entrata rappresentata da un lago; l’Emilia Romagna aggiunge una Bandiera e va a quota 7 e la Sicilia ne perde una, scendendo a 6. La Basilicata va a 4, con due nuovi ingressi, ed il Friuli Venezia Giulia conferma le 2 Bandiere dell’anno precedente. Il Molise scende a 1 Bandiera, una in meno dell’anno scorso.
 
Quest’anno vengono incrementate le Bandiere sui laghi con 16 località. Oltre agli ingressi di un comune nel Lazio ed uno in Abruzzo, conquista una Bandiera il Piemonte, che va a quota 3, mentre rimangono invariati il Trentino Alto Adige con 10 e la Lombardia con 1, come lo scorso anno.

“Anche per il 2018, annunciamo con soddisfazione un aumento di Comuni Bandiera Blu, ben 175" afferma Claudio Mazza, presidente della Fee Italia, sottolineando che “il turismo non può che essere sostenibile, in modo da garantire un equilibrio tra fruizione e tutela del patrimonio ambientale. Bandiera Blu guida passo dopo passo i comuni costieri, a scegliere strategie di gestione sostenibile del proprio territorio, attraverso un percorso che giovi all’ambiente ed alla qualità della vita”.

Anche quest’anno, secondo Stefano Laporta, presidente dell’Ispra, "è stato rilevato un incremento nel numero di assegnazioni, un dato indicativo dell’impegno di molti Comuni e dell’importanza delle tematiche ambientali nel turismo. Gli esperti Ispra hanno operato sia nella fase di individuazione dei requisiti da valutare che nei lavori della giuria: ogni anno, infatti, i requisiti per ottenere la Bandiera Blu vengono rivisti con l’obiettivo di stimolare i Comuni ad impegnarsi nell’ottica del miglioramento continuo”.

 

Fonte: http://www.e-gazette.it/

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