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Testato un nuovo approccio in grado di ridurre lo stress dei cicli di carica nei dispositivi litio-zolfo. Un miglioramento che potrebbe portare ad una vera rivoluzione nell’energy storage

Oltre alla tecnologia a ioni di litio c’è tutto un mondo di innovazioni e architetture cellulari pronte a far progredire il settore dell’accumulo. Una di queste è rappresentata dalla batteria litio zolfo (Li-S). Si tratta di un tipo di dispositivo ricaricabile noto per la sua elevata energia specifica. Attualmente i migliori prototipi Li-S offrono energie specifiche dell’ordine di 500 Wh/kg , dato notevolmente più elevato rispetto a quello delle batterie a ioni di litio oggi sul mercato (che si trovano invece nell’intervallo 150–250 Wh / kg).

La chimica di questi dispositivi possiede tuttavia un grande limite: le prestazioni energetiche si attenuano rapidamente quando l’elettrodo di zolfo viene caricato ai livelli richiesti a causa della sostanziale variazione di volume di litio e perdita del materiale attivo dal catodo. La conseguenza diretta è un ciclo di vita molto ridotto.

Gli scienziati della Monash University, in Australia, sono convinti, però, d’aver trovato la strada giusta per commercializzare la più efficiente batteria litio zolfo mai realizzata, in grado di sovraperformare di oltre quattro volte le prestazioni degli attuali leader di mercato.

Mahdokht Shaibani del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell’ateneo, ha guidato un gruppo di lavoro internazionale che ha sviluppato una batteria Li-S ad altissima capacità con alte prestazioni e basso impatto mondiale. Nel dettaglio gli scienziati hanno utilizzato gli stessi materiali delle normali batterie agli ioni di litio riconfigurando tuttavia il design dei catodi di zolfo in modo da poter sopportare carichi di stress più elevati senza un calo della capacità o delle prestazioni complessive.

Ispirato da un’esclusiva architettura a ponte registrata per la prima volta nella lavorazione di polveri detergenti negli anni ’70, il team ha progettato un metodo che creava legami tra particelle che compensassero lo stress e offrissero un livello di stabilità finora sconosciuto. Il dispositivo si è dimostrato stabile per 200 cicli di carica-scarica, con un’efficienza coulombica superiore al 99%. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in questi giorni sulla rivista Science Advances (testo in inglese), dopo che il team ha ottenuto il brevetto per il proprio processo di fabbricazione.

Per Mainak Majumder, co-autore della ricerca, lo sviluppo raggiunto dal gruppo rappresenta un importante passo avanti per l’industria australiana dell’energy storage e, in futuro, per la telefonia, i veicoli elettrici, i computer e le reti solari. “La fabbricazione e l’implementazione delle batterie Li-S nelle automobili e nelle reti permetteranno di ottenere una parte più significativa di quei 213 miliardi di dollari in cui è stimata la catena del valore del litio australiano e rivoluzioneranno il mercato automobilistico”. “Questo approccio – ha aggiunto Matthew Hill – non solo favorisce metriche ad alte prestazioni e lunga durata, ma è anche semplice ed estremamente economico da produrre, utilizzando processi a base acquosa, e può portare a riduzioni significative dei rifiuti”.

 

Fonte: http://www.rinnovabili.it

Per la prima volta nell'anno appena concluso vento, acqua e sole hanno prodotto più dei combustibili fossili. E cresce anche la quota da biomasse. Merito delle politiche di Londra

Il Regno Unito, il Paese della Rivoluzione Industriale e per la prima volta dalla Rivoluzione Industriale, nel 2019 ha prodotto più energia da fonti rinnovabili di quella derivante da combustibili fossili. "È un momento davvero storico", ha commentato John Pettigrew dell'ente nazionale energetico National Grid. Non era mai accaduto prima. Nell'anno appena passato, in Regno Unito, l'energia generata da vento, acqua, sole e anche nucleare ha rappresentato il 48,5% del totale, rispetto al 43 per cento di quella ottenuta mediante l'utilizzo di combustibili fossili - il restante 8,5 deriva da biomasse e rifiuti. "Proprio mentre entriamo nel nuovo decennio", continua Pettigrew, "dobbiamo riflettere sui grandi obiettivi che stiamo raggiungendo".

Da qualche anno infatti Londra e il resto del Paese hanno detto basta alle centrali a carbone e altri combustibili, che storicamente hanno sempre fornito la gran parte di energia ai cittadini britannici (addirittura il 75,5% nel 1990 e quantità simili negli anni successivi). Ora però cambierà tutto: la prossima estate delle vecchie centrali ne resteranno attive soltanto tre, e anche queste saranno chiuse entro il 2025, almeno secondo i piani del governo britannico. Come nota il Financial Times oggi, il Regno Unito è il Paese che negli ultimi anni ha annunciato e realizzato più sforzi e obiettivi tra le maggiori economie mondiali, come quello, molto ambizioso, di zero emissioni entro il 2050. Per quanto riguarda invece i progressi negli ultimi anni, culminati con la supremazia delle energie rinnovabili nel 2019, Londra è stata più rapida di altre potenze occidentali per gli incentivi statali alle fonti pulite corroborati da misure contro i combustibili fossili, vedi la Carbon Tax.

Proprio ieri, del resto, durante l'ultimo giorno del 2019, il principe William insieme alla moglie Kate avevano lanciato l'allarme sull'ambiente: "Abbiamo soltanto dieci anni per salvare la Terra". L'appello dei duchi di Cambridge è arrivato durante il lancio dell'Earthshot Prize, un fondo che garantisce milioni di sterline a chi presenta soluzioni sul global warming. Il "premio" verrà assegnato a cinque vincitori ogni anno almeno fino al 2030. Padrino di questa nuova iniziativa: nientemeno che il naturalista più famoso al mondo, Sir David Attemborough. "La Terra è in un momento critico", ha spiegato William, "siamo davanti a una scelta netta: o continuiamo a essere come siamo e a danneggiare il Pianeta in modo irreparabile, o ci ricordiamo del nostro potere unico di esseri umani e della nostra abilità a guidare, innovare e risolvere i problemi".

Oltremanica, il discorso di William viene ovviamente interpretato in vari modi: da un lato c'è un radicale sostegno al padre e primo erede Carlo, che ha sempre avocato a sé la causa ambientalista, oramai da molti anni. Ma qualcuno legge anche una puntura di spillo a suo fratello Harry, che con Meghan ha sempre parlato di rispetto dell'ambiente ma poi la scorsa estate i due duchi del Sussex sono stati beccati a volare con inquinanti jet privati.

 

Fonte: https://www.repubblica.it

Presentato nel 2015 l’ambizioso progetto "1000 Trees" è stato concepito come un pezzo di topografia urbana. Perfettamente integrato nel suo contesto, l’edificio ospita centinaia di colonne con piante e alberi, come fosse una montagna

Il progetto “1000 Trees” è un edificio multifunzionale che occupa una superficie di 300 mila metri quadri. Realizzato dallo studio di architettura Heatherwick per la holding immobiliare Tian an China, il progetto è stato presentato per la prima volta nel 2015, ed è stato pensato per la periferia di Shanghai con l’obiettivo di creare una vasta area ad uso misto all'interno di una zona residenziale, in grado di relazionarsi con l’adiacente parco urbano e con il distretto artistico confinante.

Architettura e natura: connubio perfetto

Così come una montagna è ricoperta da alberi, anche l’edificio è stato strutturato in modo da ricalcarne le sembianze. “1000 Trees” è puntellato da centinaia di colonne sulla cui sommità ci sono delle fioriere che ospitano alberi e piante.

Sin dalla sua presentazione nel 2015, Thomas Heatherwick, intervenendo alla conferenza stampa affermò: “Lo sviluppo tipico di uno spazio così ampio, avrebbe dovuto prevedere grattacieli, uffici, spazi abitativi, scuole, alberghi, spazi per attività commerciali ... ma poi ci siamo resi conto della vicinanza con il quartiere dell'arte. Così è stato come ricamare questi elementi tutti assieme. Ci siamo interessati al parco urbano, sembrava il collante perfetto in grado di collegare tutti gli elementi. Per evitare che la vegetazione appesantisca l’intero complesso, abbiamo pensato alla soluzione delle colonne, collocando gli spazi verdi sulla loro sommità invece che sui tetti piani”.

“1000 Trees” terrazze all’aperto e spazi verdi diffusi

Il complesso “1000 Trees”comprende una serie di edifici storici ed è suddiviso in due aree, separate da una stretta striscia di terra di proprietà del governo. Lo studio di architettura non ha concepito la struttura solo come un edificio, ma come un vero e proprio pezzo di topografia urbana, che segue la forma delle montagne coperte da alberi, costellato da centinaia di colonne.

Queste ultime sono la caratteristica distintiva del progetto. Invece di essere nascoste all’interno, le colonne emergono maestose dall’edificio per ospitare nella parte sommitale grandi fioriere nelle quali sono piantati circa un migliaio tra piante e alberi. L’idea di integrare gli alberi nella struttura significava per i progettisti dare continuità al parco pubblico situato di fianco all’edificio. Completano il progetto 400 terrazze, dedicate ad incontri e attività ricreative all'aperto, e poi uffici, hotel e appartamenti.

 

Fonte: https://www.infobuildenergia.it

In tutto il mondo il mercato dei sistemi di accumulo energetico cresce e le previsioni sono ottimistiche, come dimostrano i numeri a livello globale, in UK e in Italia

Nel mondo dell’energia, l’accumulo è una soluzione sempre più gradita per garantire adeguata flessibilità al sistema energetico e dare continuità alla produzione da fonti rinnovabili, permettendo così un ulteriore sviluppo di fotovoltaico, eolico & C.

Per questo l’energy storage si candida a una crescita sensibile. La notizia più recente che va a confermare questo stato di fatto arriva dal Regno Unito. RenewableUK, la più importante associazione non profit di categoria del Regno Unito per le energie rinnovabili, ha pubblicato pochi giorni fa nuove statistiche che dimostrano una crescita costante e rapida del numero di progetti per la realizzazione di batterie di accumulo di energia.

Energy storage: cresce l’accumulo nel Regno Unito

Le batterie di accumulo energetico svolgono un ruolo chiave nel sistema energetico attuale, aiutando i gestori di rete a bilanciare l’offerta di energia elettrica per soddisfare la domanda e fornendo risorse energetiche extra quando necessario.

L’ultimo report di RenewableUK mostra che la capacità cumulativa complessiva delle applicazioni di pianificazione riguardanti lo stoccaggio è passata da quasi 6.900 megawatt un anno fa a oltre 10.500MW oggi.

Il mercato si è sviluppato in maniera incredibile se si considera che nel 2012 le applicazioni di storage raggiungevano 2 MW. Il numero di aziende britanniche coinvolte nel settore è cresciuto in una anno da 300 a più di 450 e la dimensione media di progetto delle batterie è aumentata da 27MW a 28MW.

Sempre secondo RenewableUK, i progetti di stoccaggio dovrebbero continuare a crescere e si prevede un numero crescente di progetti di batterie su scala di rete di oltre 50 MW, dopo che il Dipartimento per le imprese, l’energia e la strategia industriale, organo governativo del Regno Unito, ha deciso a inizio 2019 di cambiare le regole di pianificazione che avevano scoraggiato lo sviluppo su questa scala.

Accumulo nel mondo: USA trainano, Italia protagonista

Ma la crescita degli energy storage system è significativa a livello globale. Secondo Wood Mackenzie Power & Renewables, il mercato globale degli accumulatori di energia si espanderà di ben 13 volte entro il 2024, passando da 12 GWh a 158 GWh entro il 2024.

Questa crescita sarà concentrata negli Stati Uniti e in Cina: in questi due Paesi si concentrerà il 54% delle implementazioni globali da qui al 2024, seguiti da Giappone, Australia e Corea del Sud, e poi da Germania, Canada, India e Regno Unito.

L’Europa vuole investire su queste tecnologie: da qui la decisione della Commissione Europea che ha autorizzato un progetto di comune interesse europeo notificato da Germania, Belgio, Finlandia, Francia, Italia, Polonia e Svezia per sostenere ricerca e sviluppo nel settore delle batterie di accumulo.

L’Italia registra anch’essa una forte crescita. Il GSE, nel Rapporto delle attività 2018, segnala che alla fine dell’anno scorso sono pervenute complessivamente 3.167 comunicazioni di avvenuta installazione di sistemi di accumulo di energia su impianti fotovoltaici, di cui 1.719 relative al 2018, descrivendo dunque un trend in grande crescita: già solo rispetto al 2017 dove si registravano 1.445 comunicazioni di avvenuta installazione di sistemi di accumulo energetico installati su impianti fotovoltaici, di cui 942 relative al 2017.

I dati pubblicati lo scorso marzo da Anie Rinnovabili parlano di 18.036 sistemi storage installati in Italia, una potenza complessiva pari a 80,2 MW.

La tecnologia italiana fa parlare bene di sé anche all’estero: proprio in questi giorni Enel X ha installato a New York City il più grande sistema di stoccaggio d’energia della Grande Mela, una batteria da 16,4 MWh. Il peso specifico è importante: lo Stato di New York aveva 47 megawatt di storage avanzato in funzione dal terzo trimestre, collocandosi al quinto posto tra i mercati dei singoli stati. Complessivamente, il nuovo progetto di Enel X ha aggiunto un incremento del 10% all’attività cumulativa delle batterie di accumulo statali.

 

Fonte: https://www.infobuildenergia.it

Un team della Università della Florida ha utilizzato l’Intelligenza Artificiale per ottimizzare i materiali utili a realizzare celle solari spray, usando perovskite

La prossima frontiera per le celle fotovoltaiche vede il loro impiego diretto su qualsiasi superficie: una possibilità che è già al vaglio della ricerca, grazie all’utilizzo della perovskite. Oggi però, è possibile contare su un alleato prezioso: l’Intelligenza Artificiale. Essa, infatti, può accelerare lo sviluppo della tecnologia delle celle solari spray, potendo davvero rivoluzionare il mondo dell’energia.

Un team di ricerca della University of Central Florida ha impiegato il machine learning, una branca dell’Artificial Intelligence, per ottimizzare i materiali utilizzati per realizzare celle fotovoltaiche.

Celle fotoltaiche spray: i pregi della perovskite

Una cella solare usa l’effetto fotovoltaico per convertire la luce del sole in energia elettrica utilizzando un materiale semiconduttore, ossia un dispositivo elettrico/elettronico a stato solido. Finora il silicio è stato il materiale più impiegato per produrre questo processo.

Ma da qualche anno si sta facendo strada un’alternativa, la perovskite. Si tratta di un minerale scoperto nel 1839 sui monti Urali, composto da un ossido di calcio e titanio, il cui nome è diventato poi un sinonimo anche di tutti quei composti che hanno la stessa struttura cristallografica del minerale.

La particolarità che l’ha resa interessante per l’impiego nella realizzazione della cella fotovoltaica è la sua efficienza: OxfordPV, uno dei principali ricercatori e produttori di celle solari con perovskite, ha realizzato soluzioni in grado di raggiungere un’efficienza del 28%. Col silicio si è superata di poco la soglia del 26% solo in laboratorio.

Inoltre il materiale si fa apprezzare per il rapporto qualità/prezzo ma soprattutto la sua struttura cristallina è anche molto flessibile, leggera e semitrasparente.

Ed è qui che diventa davvero interessante: finora le formule di ricerca si sono spinte su celle solari a film sottile, trasparenti e flessibili per essere impiegate sui vetri per finestre. Ma l’idea di lavorare la perovskite anche allo stato liquido amplia a dismisura le potenzialità, potendola impiegare per spruzzare o verniciare edifici o altre infrastrutture con questo materiale, che poi catturerebbe la luce, la trasformerebbe in energia e la immetterebbe nella rete elettrica.

Celle fotovoltaiche spray: il ruolo dell’Intelligenza Artificiale

Qui entra in gioco l’AI o Intelligenza Artificiale. Un team di ricercatori della University of Central Florida ha utilizzato il machine learning, per ottimizzare specifici materiali per realizzare le celle solari perovskitiche (PSC).

La perovskite in questo particolare impiego ha un difetto: l’efficienza delle prestazioni degrada bruscamente durante il funzionamento. Gli scienziati dell’équipe statunitense hanno esaminato più di duemila pubblicazioni sulla perovskite e hanno raccolto numerosi dati che sono stati poi inseriti nel sistema di intelligenza artificiale da loro creato.

Il sistema è stato in grado di analizzare le informazioni e prevedere quale fosse la “ricetta” più efficace per far funzionare bene le PSC. Segnala la stessa Università, che il lavoro del team è talmente promettente che le sue scoperte sono state pubblicate in copertina sulla rivista Advanced Energy Materials.

Se il modello fosse valido, i ricercatori potrebbero individuare la formula migliore per creare uno standard mondiale. Allora, secondo il parere del team, le celle solari spray potrebbero trovare un ampio impiego nell’uso quotidiano.

 

Fonte: https://www.infobuildenergia.it

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