Energia

Energia e innovazione: arriva il fotovoltaico stampabile

Direttamente dai laboratori dell’University of Toronto è arrivata un’innovazione dal potenziale dirompente. Il team del Dott. Hairen Tan ha sviluppato un metodo per la realizzazione a basso costo di celle solari basate sulla perovskite, minerale dalla struttura cristallina molto particolare.

Le celle solari adesso sono stampabili

Grazie alla ricerca condotta, è emersa la possibilità di realizzare una tecnologia in grado di stampare le celle solari attraverso un sistema paragonabile a quello di una stampante a getto d’inchiostro. Di fatto, qualsiasi superficie, finestre, muri, persino le cover degli smartphone, può trasformarsi in un pannello solare in grado di generare energia pulita dal sole.

Un salto in avanti nell’abbassamento dei costi: l’inchiostro solare

Una delle cause che frena la diffusione degli impianti fotovoltaici, in particolare nel privato, è l’alto costo di acquisto e installazione. Ciò è dovuto al fatto che le celle tradizionali sono composte da sottili strati di silicio che richiedono lavorazioni a oltre 1000° C per eliminare le impurità: un processo molto dispendioso e che richiede l’utilizzo di solventi molto pericolosi.

Le celle prodotte attraverso la stampa di perovskitesono invece formate da strati di piccoli cristalli, ognuno dei quali con spessore di circa un millesimo di capello umano. Tale caratteristica permette di miscelare il materiale con un liquido e di formare l’inchiostro solare.

Il superamento della tecnologia tradizionale

I pannelli solari tradizionali hanno diversi punti deboli. Il principale è legato al fatto che per unire uno strato di Electronic Selective Layer, il mezzo che trasferisce gli elettroni stimolati dall’assorbimento della luce all’interno del circuito, alle celle stampate bisogna raggiungere temperature pari a 500° C. Per superare tale criticità, i ricercatori della University of Toronto hanno messo a punto messo una reazione chimica che permette di applicarlo sugli elettrodi tramite una soluzione di nanoparticelle, impiegando degli atomi di cloro e mantenendosi al di sotto dei 150° C.

Ampi margini di miglioramento

Le celle solari stampate hanno un’efficienza pari al 20,1%e dopo 500 ore di produzione le performance si abbassano solo del 10%. Certo queste percentuali sono ancora lontani da quelle del classico silicio (26% circa) ma i margini di miglioramento sono altissimi. Le ricerche spingendo verso soluzioni ibridi (sia silicio che perovskite) che miglioreranno le performance di molto, superando abbondantemente quelle attuali. Bisogna ancora attendere un po’ ma le premesse promettono bene: in fondo questa tecnologia è solo agli inizi, o meglio, ha appena visto la luce.

Biodisel: energie rinnovabili e motori

Il biodiesel è un topic crescente che negli ultimi anni sta sempre di più catalizzando l’attenzione del settore energetico. Questa particolare tipologia di biocombustibile oggi racchiude in sé un elevato potenziale che potrebbe anche cambiare quasi completamente interi mercati. Come ogni cosa, anche il biodiesel presenta alcuni lati positivi e altri negativi. In quest’articolo cercheremo di capire insieme le sue caratteristiche e come può essere utilizzato.

Che cos’è il biodiesel?

Il biodiesel è un carburante prodotto interamente dalla lavorazione dell’olio vegetale, ad esempio quello di girasole o la colza. Una delle caratteristiche principali è che la viscosità è molto similare a quella del gasolio che viene ottenuto dalla distillazione frazionata del petrolio. È importante specificare che il biodiesel non è un olio vegetale puro ma il risultato di un procedimento chimico, più precisamente la transesterificazione di olii vegetali. Si presenta di colore ambrato e trasparente e in stato liquido.

Produzione e caratteristiche

La produzione di questo prodotto gioco un ruolo fondamentale perché è la conformità a specifiche caratteristiche dei processi che il biodiesel può essere classificato come tale. Tali processi base sono:

• Completezza della reazione chimica
• Rimozione del glicerolo
• Rimozione del catalizzatore e di alcoli
• Assenza di acidi grassi liberi

Può essere unito e miscelato senza problemi con il gasolio in percentuali diversi e anche (e soprattutto) utilizzato nei moderni motori diesel, ovvero quello prodotti dopo il 1992, i quali non subiscono nessun tipo di degradazione dei tubi in gomma.

Anche se esistono pochissime informazioni a riguardo, teoricamente il biodiesel potrebbe essere utilizzato in forma pura, quindi non miscelato, nei motori senza nessun tipo di problema, anzi. Grazie a una superiora presenza di cetano rispetto al gasolio tradizionale, il biodiesel ha una maggiore incendiabilità, anche se tuttavia non è un combustibile esplosivo. È biodegradabile, non tossico e riduce incredibilmente le emissioni tossiche durante la combustione.

Costi e aspetti economici

A causa delle economie di scala i biocombustibili tendono ad avere costi di produzione più alti rispetto ai combustibili convenzionali. Questi costi di produzione sono, comunque, difficili da quantificare poiché́ sono basati sul prezzo delle materie prime agricole e del combustibile, sul metodo di produzione e sulle differenze fra Paesi, differenze che includono sia le tecniche agronomiche che la tassazione sui combustibili.

In generale, l’aumento dei costi di produzione dei biocombustibili può essere bilanciato da esenzioni o riduzioni delle imposte per stimolarne la produzione. Per questa ragione, in molti stati dell’Unione Europea, l’accisa10 è ridotta o azzerata per alcuni biocombustibili come il Biodiesel purché́ rispondano ai requisiti delle norme di riferimento.

Vantaggi

Naturalmente, il vantaggio principale, o meglio l’aspetto positivo del carburante biodiesel è il basso impatto ambientale: rispetto al gasolio riduce le emissioni nette di carbonio del 50% e del biossido di carbonio del 78,4%. Durante la fase di combustione il carbonio emesso è quello già presente in atmosfera. Inoltre, è praticamente privo di idrocarburi aromatici e non è caratterizzato da emissioni di diossido di zolfo. In ultimo, ma di certo non meno importante, il biodiesel, sempre paragonato al gasolio, diminuisce l’emissione di polveri sottili del 65%.

Svantaggi

Gli svantaggi dell’utilizzo del biodisel come carburante possono principalmente essere considerati come socio-ambientali: da una parte vengono sottratte terre alla coltivazione e si riduce la biodiversità della terra a causa della monocultura, dall’altra lievitano i costi delle materie prime. Dal punto di vista tecnico, alcuni tipi di biodisel ad alta viscosità, durante la stagione fredda, possono raggiungere lo stato di gel creando problemi nell’accensione a freddo dei motori.

L’illuminazione a Led conviene davvero?

È oramai passato qualche anno dall’arrivo dell’illuminazione a led, prima nei negozi specializzati, poi anche nella grande distribuzione. Di opinioni a riguardo se ne sono sentite tante. Se al tempo dell’entrata sul mercato i led erano molto costosi, così tanto da far desistere dall’acquisto i consumatori anche a fronte di un dimostrato risparmio nel tempo, oggi i prezzi sono diventati decisamente più approcciabili. In molti si stanno chiedendo se a questo punto convenga abbandonare definitivamente le vecchie lampade fluorescenti, anche prima del termine della loro vita, per sostituirle con le nuove lampada a led.

Nelle prossime righe cercheremo di dare una risposta a questa domanda, aggiungendo anche con qualche altro dettaglio utile.

Durata, costo ed efficienza

Le vecchie lampadine, sia a incandescenza che alogene, hanno in comune un grande punto debole: entrambe sprecano il 95% dell’energia che consumano in calore e solo il 5% in luce. Anche se la versione alogena ha una longevità di circa 8 volte maggiore alla lampadina classica, il costo per il consumo risulta molto elevato. Quindi in questi casi meglio sostituirle subito con illuminazione a led.

Il discorso invece si complica quando si parla di lampadine fluorescenti compatte (CFL). La scelta cambia a seconda di quanto tempo le lampadine rimangono accese. Nel caso di utilizzo domestico standard, con l’utilizzo perlopiù concentrato nelle ore serali, a conti fatti conviene attendere che le CFL terminino il loro ciclo di vita prima di sostituirle perché il rapporto risparmio sul consumo/costo del led è sconveniente.

Se al contrario la CFL rimane accesa più di 12 ore al giorno allora è economicamente più conveniente passare subito ai led.

Oltre i consumi

Va detto però che esistono altri parametri da tenere in considerazione e che spostano l’ago della bilancia verso la scelta dell’illuminazione a led. Innanzitutto, le lampadine CFL hanno una longevità di gran lunga inferiore: 8 mila – 12 mila ore contro le 25 mila ore dei led, sono più ingombranti e più fragili perché scaldano di più. In secondo luogo, la resa dei colori dell’illuminazione a led è di gran lungo superiore rispetto a quella delle CFL. Terzo, ma non meno importante, lo smaltimento del led è di costo inferiore.

Per concludere una buona notizia: i trend di prezzo concordano nel dire sostenere che dal 2020 in poi dovrebbe essere conveniente passare ai led in ogni caso.

Energie rinnovabili: ecco quali (e cosa) sono

Si parla sempre più spesso di energie rinnovabili ma raramente viene data una spiegazione efficace su cosa siano e sul loro funzionamento. Per esempio, in pochissimi sanno che quasi la totalità di questa tipologia di energia dipende dalla luce solare. È il caso dell’energia eolica e di quella idroelettrica, in quanto acqua e vento sono una conseguenza naturale del riscaldamento differenziale della superficie terrestre che crea il movimento dell’aria e la formazione di precipitazioni. In quest’articolo ci addentreremo in alcune delle più conosciute fonti di energia rinnovabile.

Energia Solare

L’energia solare nasce dalla potenza di fusione nucleare del nucleo del sole. Tale energia può essere raccolta, immagazzinata o convertita attraverso modalità differenti. Si passa dal riscaldamento solare ad acqua con collettori, al raffreddamento sottotetto con ventilatori solari ad uso domestico, senza dimenticarci delle ormai diffusissime celle fotovoltaiche. Purtroppo, ad oggi il livello tecnologico per lo sfruttamento di questa tipologia di energia rinnovabile non è sufficientemente elevato per soddisfare il fabbisogno energetico della società moderna.

Energia eolica

Il movimento dell’atmosfera, meglio conosciuto come “vento”, è generato dalle differenze di temperatura sulla superficie terrestre causate dall’illuminazione della luce solare. L’energia eolica, prodotta generalmente attraverso le pale eoliche, può essere impiegata per pompare acqua o generare elettricità. Per garantire quantità significativa di energia ha bisogna di aree di copertura importanti.

Energia idroelettrica

Questa tipologia di energia sfrutta il potenziale gravitazionale dell’acqua che è stata sollevata dagli oceani dalla luce solare. Non è in senso stretto rinnovabile perché il riempimento dei serbatoi richiede scavi molto costosi e la realizzazione di dighe.

Biomassa

È l’energia prodotta dalla pianta e dai residui animali. Nonostante il suo alto potenziale, oggi il suo utilizzo più popolare è l’incenerimento. Il processo della biomassa rilascia nell’atmosfera grandi quantità di gas biossido di carbonio, che a sua volta contribuisce alla formazione di aria malsana. Alcune tra le forme attualmente più diffuse sono la generazione di metano e la produzione di alcol per i carburanti delle automobili.

Idrogeno e celle a combustibile

Anche queste due tipologie non sono rinnovabili al 100%. Tuttavia, hanno due aspetti molto positivi: il primo è che sono abbondanti nella disponibilità, il secondo è che sono a basso impatto inquinante. L’idrogeno viene bruciato come combustibile, per esempio nelle automobili, oppure utilizzato nelle celle a combustibile, molto simili a batterie, che alimentano i motori elettrici. L’aspetto negativo è che la produzione di idrogeno richiede un’energia considerevole. È importante sottolineare però che la ricerca sta compiendo passi importanti in questa direzione cercando nuove modalità per la produzione di idrogeno.

Energia geotermica

L’energia rilasciata dalla crescita del pianeta e aumentata dal calore del decadimento radioattivo si diffonde dappertutto, ogni giorno. In alcune zone della terra, l’aumento di temperatura in funzione della profondità, tecnicamente gradiente “geotermico”, è sufficiente elevato per essere utilizzato per la produzione di energia elettrica. In sostanza, in ogni puto in cui il suolo tende a mantenersi a una temperatura relativamente costante, tale condizione può essere sfruttata per utilozzare pompe di calore per riscaldare o rinfrescare gli edifici.

Fotovoltaico: ecco come funziona il Conto Energia

Il Conto Energia è un incentivo statale che premia i proprietari di impianti fotovoltaici retribuendoli per ben 20 in proporzione alla quantità di energia che riescono a produrre.

Tali incentivi variano a seconda della tipologia di impianto fotovoltaico installato. Facciamo alcuni esempi per capire meglio:

• Impianti parzialmente integrati

Sono i pannelli tradizionalmente posizionati sulle superfici esterne degli edifici o sui complementi di arredo urbano (se ne vede qualcuno posizionato sopra i semafori).

• Impianti integrati

Sono gli impianti che sostituiscono letteralmente le strutture come tetti e vetri.

• Impianti non integrati

Non sono posizionati sulle superfici di esterne o di sostegno. È il tipico caso dei pannelli solari installati su dei campi aperti.

Come si trasferisce l’energia alla rete

L’energia prodotta attraverso gli impianti fotovoltaici può essere trasferita alla rete in due modalità differenti: il proprietario consuma l’energia prodotta e vende quella in esubero, oppure aderisce ad un regime denominato “scambio sul posto” e cede la sua energia alla rete ottenendone altra in cambio.

Installazione dell’impianto e conto energia

Generalmente, una volta installato l’impianto, il gestore comunica al proprietario il punto d’allacciamento e le tempistiche dio realizzazione dei lavori. Il proprietario ha tempo 60 giorni per inoltrare al GSE (Gestore dei Servizi Energetici) tutti i documenti relativi all’impianto e alla messa in funziona unitamente alla richiesta di accesso agli incentivi del Conto Energia.

È importante sapere che il Conto Energia nasce nel 2005 ed è regolato da norme e decreti che vengono aggiornati nel tempo. La detrazione disponibile vale per una spesa domestica fino a 96 mila euro e rientra nelle detrazioni sulle spese per risparmio energetico.

Il Conto Energetico è un incentivo molto vantaggioso per le aziende, considerato che il loro consumo di energia si concentra prevalentemente nelle ore di luce, ovvero quando l’impianto fotovoltaico è in funzione.