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Un team di ingegneri della Penn State University ha messo a punto una nuova batteria a basso costo, veloce da ricaricare, con un’autonomia di 402 km. E il gap con i motori a combustione interna si chiude

L’ansia d’autonomia non abbandona il settore dei veicoli elettrici puri. Nei paesi dove la rete di rifornimento è ancora scarsa, le auto con la spina sono inevitabilmente relegate all’ambito urbano e ai piccoli tragitti quotidiani. Ecco perché il settore dell’e-mobility continua a spingere sull’accumulo, alla ricerca di un dispositivo che garantisca un lungo chilometraggio e alte velocità di ricarica. Obiettivo raggiunto, almeno sulla carta, dalla nuova batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4) della Penn State University.

L’unità in questione non è altro che una batteria a ioni di litio che impiega litio ferro fosfato come materiale catodico e un elettrodo in carbonio come anodo. Questa tecnologia – attualmente impiegata nelle auto ibride – offre diversi vantaggi di base per il comparto dello storage. A partire dalla completa assenza di cobalto e nichel, materiali costosi e connessi a diversi criticità. Inoltre offre un ciclo di vita più lungo rispetto ad altri approcci agli ioni di litio e una tensione di scarica molto costante. Economiche, a bassa tossicità e con prestazioni ben definite, le batterie LiFePO4 ossiedono tuttavia un’energia specifica inferiore rispetto alle cugine a base di cobalto.

In questo campo, gli ingegneri della Penn State hanno messo a segno importanti miglioramenti tecnologici. Come? Creando in laboratorio una batteria al litio ferro fosfato con un’autonomia di oltre 400 km, in grado di ricaricarsi in appena 10 minuti. “Abbiamo sviluppato una batteria abbastanza intelligente per i veicoli elettrici del mercato di massa a parità di costi con i veicoli con motore a combustione”, ha dichiarato Chao-Yang Wang, professore di ingegneria chimica e di scienza dei materiali. “Non c’è più l’ansia da ricarica e la batteria è conveniente”.

La super batteria al litio della Penn State

I ricercatori sostengono che la tecnologia possa mostrare una vita di almeno 3 milioni di km e riportano su Nature Energy, i segreti della loro innovazione. La chiave per una lunga durata e un “pieno” veloce è la capacità della batteria di riscaldarsi rapidamente fino a 60°C, durante i cicli di carica scarica. E di raffreddarsi altrettanto velocemente quando cessano queste operazioni.

La batteria al litio ferro fosfato di Wang e colleghi utilizza un approccio autoriscaldante. La tecnologia sfrutta una sottile lamina di nichel con un’estremità attaccata al terminale negativo e l’altra che si estende all’esterno della cella. “L’unità ha ridotto peso, volume e costo”, ha aggiunto Wang spiegando che un veicolo elettrico con questa batteria potrebbe andare da zero a 95 km l’ora in 3 secondi.

Fonte: https://www.rinnovabili.it

La capsaicina, il composto chimico che dà ai peperoncini la loro punta piccante, può essere l’ingrediente segreto per rendere il fotovoltaico in perovskite più stabile ed efficiente.

Un pizzico di peperoncino può migliorare il sapore di molte pietanze e, con grande probabilità, anche l’efficienza delle nuove celle solari. A scoprirlo è stato un gruppo di scienziati provenienti da Cina e Svezia, al lavoro sul fotovoltaico in perovskite. Il team ha impiegato la capsaicina – composto chimico irritante presente nei peperoncini piccanti – per correggere alcuni difetti interni ed ottenere un’aumento della resa.

Le perovskiti artificiali si sono rapidamente affermate come il semiconduttore più promettente per le nuove celle solari. La loro efficienza è migliorata in maniera esponenziale, passando da meno 4% del 2009 a valori superiori al 20% nel 2019. E in tandem con il silicio è ad un soffio dal traguardo del 30%.

Una delle classi più promettenti sono le perovskiti agli alogenuri metallici. Sia le materie prime utilizzate che i possibili metodi di fabbricazione sono a basso costo. Inoltre il loro alto coefficiente di assorbimento consente di realizzare pellicole ultrasottili di circa 500 nm capaci di assorbire un’ampia parte dello spettro solare visibile. Queste caratteristiche combinate danno la possibilità di creare moduli solari economici, ad alta efficienza, sottili, leggeri e flessibili. Tuttavia non sono esenti da problemi, come ad esempio la ricombinazione non radiativa.
Un fotovoltaico “piccante”

La presenza di difetti nella struttura cristallina delle perovskiti può interferire con il passaggio degli elettroni costituendo una sorta di centri di ricombinazione. L’energia prodotta in questo processo viene convertita in calore e trasferita in forma non radiativa tramite fononi. La conseguenza diretta è una riduzione della produzione elettrica. Il team stava cercando un additivo naturale che potesse aiutare le nuove celle solari a superare questo problema. Il principio attivo del peperoncino ha offerto finora i migliori risultati.

I ricercatori hanno aggiunto solo lo 0,1% in peso di capsaicina al precursore della perovskite, il triioduro di metilammonio (MAPbI3). Le unità così realizzate hanno mostrato un’efficienza di conversione dell’energia del 21,88%, rispetto al 19,1% dei dispositivi di controllo. Anche la loro stabilità è migliorata, continuando a funzionare a oltre il 90% dell’efficienza originale dopo 800 ore. Ad un esame più attento, il gruppo ha scoperto che questo additivo naturale ha aumentato il trasporto di carica riducendo la densità dei difetti nella pellicola di perovskite e creando una migliore interfaccia tra i diversi strati di semiconduttori. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Joule.

Fonte: https://www.rinnovabili.it

Un team di ingegneri in California sta studiando come convertire i pozzi inattivi in depositi sotterranei per l’energia pulita, attraverso la tecnologia d’accumulo ad aria compressa.

Cosa succede ai pozzi petroliferi una volta esauriti? La risposta, afferma l’Università della California del Sud, è “ben poco”. I proprietari devono sigillarli in maniera sicura, facendosi carico delle operazioni di pulizia e decontaminazione del suolo. Altre volte, i produttori semplicemente se ne vanno, lasciando alle agenzie statali la responsabilità di adottare le necessarie misure di decommissioning. “Nella sola California – spiega l’Ateneo in una nota stampa – vi sono circa 5.540 pozzi ‘orfani’ e 37.000 pozzi inattivi”. Ogni struttura rappresenta, oltre che un rischio ambientale, anche un costo per aziende, amministrazioni e persino cittadini. Ecco perché il team, guidato dal professor Iraj Ershaghi, ha escogitato un modo per trasformare questi elementi in qualcosa di prezioso: batterie rinnovabili sotterranee.

L’obiettivo del gruppo è comprendere se sia fattibile convertire pozzi petroliferi inattivi in sistemi di accumulo sotterraneo per l’energia eolica e fotovoltaica. “È un peccato abbandonare queste perforazioni ad alto costo quando potremmo usarle per qualcosa di cui il paese ha bisogno: lo stoccaggio di energia”, ha affermato Ershaghi. “Ciò avrà un impatto enorme in termini di sicurezza ambientale e autosufficienza energetica. Puoi trasformare un pugno nell’occhio e potenziale problema in un’opportunità”.
Accumulo ad aria compressa

L’idea alla base delle batterie rinnovali sotterranee, prevede di sigillare i serbatoi di idrocarburi con cemento, aggiungendo un sensore nella parte superiore del “tappo” per rilevare eventuali perdite; quindi di sfruttare l’accesso alle falde acquifere saline di minore profondità, tramite la colonna del pozzo.

L’energia prodotta da pannelli solari e turbine eoliche in prossimità di ex campi di idrocarburi verrebbe convertita in aria ad alta pressione da un compressore. Questa a sua volta viaggerebbe verso le falde acquifere saline sotterranee o sabbie umide poco profonde, tra i 300 e i 2500 metri sotto la superficie. L’aria pressurizzata rimarrebbe stoccata a questo livello fino al momento del bisogno, per poi essere rilasciata e produrre elettricità tramite turbine a gas. “Se espandi questo progetto in tutta la California e in altri luoghi, avrai questi enormi siti di stoccaggio geologico a cui potresti accedere in caso di blackout”.

A livello nazionale, l’Energy Information Administration stima che i produttori petroliferi potrebbero chiedere fino a 15.000 pozzi in California e 300.000 negli Stati Uniti nel prossimo decennio. Sebbene non tutti possano essere utilizzati per la creazione delle batterie rinnovabili sotterranee, una prima stima valuta una capacità di almeno 5 MWh a struttura. Il gruppo grazie anche ad alcune collaborazioni industriali, prevede di avere un sito dimostrativo entro la prossima estate e un documento descrittivo entro l’autunno 2021.

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Fonte: https://www.rinnovabili.it

Saranno installati impianti fotovoltaici di potenza totale minima di 4 megawatt sulle coperture degli edifici. Gli interventi saranno realizzati entro il 2022

La Regione Lombardia destina 8 milionicase-popolari.jpg per l’installazione del fotovoltaico negli edifici residenziali pubblici. La delibera è stata approvata su proposta dell’assessore all’Ambiente e Clima, Raffaele Cattaneo, di concerto con gli assessori alle Politiche sociali abitative e Disabilità, Stefano Bolognini, e agli Enti locali, Montagna e Piccoli comuni, Massimo Sertori.

Tra il 2021 e il 2022 saranno installati impianti fotovoltaici di potenza totale minima di 4 MW sulle coperture degli edifici adibiti a Servizi abitativi pubblici (Sap) e riqualificati energeticamente, ove necessario, i tetti. La produzione di energia ottenuta da questi pannelli fotovoltaici potrà essere utilizzata in effetti nell’immobile a copertura dei consumi delle utenze comuni e, in presenza di un esubero di produzione, anche a copertura dei fabbisogni degli inquilini stessi. Le cinque Aziende per l’edilizia residenziale possiedono infatti circa il 60% degli alloggi lombardi destinati a Servizi abitativi pubblici. Ecco, azienda per azienda, come sono stati ripartite le risorse tra le cinque Aler lombarde: Milano: 4 milioni euro; Brescia, Cremona e Mantova: 1,28 milioni euro; Varese, Monza e Como: 1,28 milioni di euro; Bergamo, Lecco e Sondrio: 800.000 euro; Pavia e Lodi: 640.000 euro.

Gli interventi delle Aler dovranno essere realizzati entro il 31 dicembre 2022. “Gli impianti fotovoltaici – chiarisce l’assessore Sertori – dovranno raggiungere almeno 4 megawatt di potenza installata per una produzione di energia rinnovabile, che equivale al fabbisogno elettrico di quasi 2.000 famiglie lombarde. In questo modo Regione Lombardia dimostra ancora una volta l’attenzione che ha nei confronti dell’energia pulita e dell’ambiente”. “Per attuare questa misura ambientale – spiega l’assessore Cattaneo – abbiamo approvato una convenzione che ripartisce in due anni le risorse, mettendone a disposizione l’80% nel 2021 e il 20% nel 2022, al fine di installare almeno 4 megawatt (4000 kilowatt) di potenza fotovoltaica sugli edifici Aler e riqualificare, ove necessario, i tetti e le coperture”.“Grazie a questa misura – continua Cattaneo – potrà essere incrementata la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile, obiettivo in linea con la politica di decarbonizzazione di Regione Lombardia. Inoltre, costituisce una prima proposta d’intervento sul tema della povertà energetica”.

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

Dall’incontro tra i ricercatori internazionali nasce una cella perovskite-silicio a doppia faccia. Efficienza superiore al 25%

La tecnologia tandem silicio perovskite ha fatto passi da gigante negli ultimi anni. Oggi questa tipologia fotovoltaica è ad un soffio da un’efficienza del 30% e promette, già dal prossimo anno, di rivoluzionare il mercato. Nel 2022, infatti, Oxford PV sarà la prima azienda a vendere al pubblico la nuova soluzione a base di perovskite. Ma, nell’attesa, il settore della ricerca continua a migliorare la tecnologia. Si inserisce in questo filone la nuova cella solare tandem bifacciale creata da un team di ingegneri internazionali. Il progetto porta la firma di un nutrito gruppo di scienziati, provenienti dalla King Abdullah University of Science & Technology (KAUST), dall’University of Toronto Engineering, dall’Istituto di tecnologia di Karlsruhe e dall’Università di Bologna; ed è stato pubblicato recentemente sulla rivista Nature Energy (testo in inglese).

Le celle solari tandem convenzionali, grazie all’impiego di diversi semiconduttori insieme, possono già convertire la luce in elettricità in modo più efficiente rispetto alle unità tradizionali in solo silicio. Il motivo è semplice. Materiali differenti catturano lunghezze d’onda differenti, ampliando pertanto la porzione di spettro sfruttabile e dunque la produzione di energia. Nelle unità perovskite-silicio, la prima è posta frontalmente e assorbe la luce blu; il secondo si trova nelle “retrovie” e converte principalmente le porzioni rosse della luce.
Due è meglio che uno

Il team ha deciso di aumentare la quantità di energia raccolta utilizzando una configurazione tandem bilaterale. In altre parole, l’unità è in grado di catturare anche la luce riflessa e diffusa dal suolo, denominata “albedo”. “Sfruttando l’albedo ora possiamo generare correnti più elevate rispetto ai tandem convenzionali, senza aumentare però i costi di produzione”, ha affermato il dott. Michele De Bastiani, co-autore dello studio.

In passato era già stato studiato il potenziale delle celle solari tandem bifacciali ma senza alcuna verifica sperimentale. La nuova ricerca, invece, ha dato risultati concreti. L’unità tandem bifacciale in silicio-perovskite ha mostrato efficienze di conversione certificate superiori al 25% con illuminazione solare monofacciale all’aperto.

“Le celle solari bifacciali a base di solo silicio hanno conquistato rapidamente una quota crescente nel mercato fotovoltaico”, ha concluso il professor Stefaan De Wolf (KAUST). “Questo perché possono portare ad un miglioramento delle prestazioni del 20%. Sfruttando questo concetto in una combinazione tandem perovskite-silicio, apre oggi nuove opportunità per una produzione energetica ultra elevata di energia a prezzi accessibili”.

 

Fonte: https://www.rinnovabili.it

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