Pannelli Solari: 6 nuovi prototipi dal mondo

Le nuove generazioni di pannelli solari superano la fantasia

La tecnologia dei pannelli fotovoltaici è cresciuta molto negli ultimi anni, portando notevoli innovazioni sia dal punto di vista della semplicità, dei costi di produzione, dell’efficienza e della praticità.

I pannelli di prossima produzione hanno innovazioni di ogni genere:

  • fotovoltaico galleggiante
  • termofotovoltaico
  • fotovoltaico spalmabile
  • pannello autopulente
  • pannelli arrotolabili
  • pannelli a sole e pioggia
  • celle in perovskite

Esplorando più nel dettaglio la prima di queste tre fonti notiamo la nascita, soprattutto nel 2015, di diverse alternative di tecnologia solare per sfruttare l’irraggiamento solare nate in università di tutto il mondo.

Fotovoltaico Galleggiante

fotovoltaico galleggiante pannelli solari tecnologia solare

In questo caso l’innovazione è più nell’installazione dei pannelli che nella tecnologia adottata, ma si può risolvere in questo semplice modo uno dei problemi più contestati dei pannelli fotovoltaici: la necessità di grandi superfici per la raccolta di quantità sufficienti di energia da giustificare grandi investimenti.

Ebbene questa novità permette di sfruttare l’inutilizzato e vastissimo spazio oceanico per produrre energia rinnovabile.

Termofotovoltaico, per produrre energia giorno e notte

pannelli solari termici termofotovoltaico tecnologia solare

E’ un duplice gruppo di fisici dell’ Università Nazionale Australiana e dell’Università Berkley della California a creare in laboratorio questo particolare metamateriale in grado di recuperare il calore di scarto per trasformarlo in energia elettrica. Questo rende le loro celle il doppio più efficienti delle convenzionali.

Infatti possono raccogliere il calore diurno del sole, e quello di altre fonti esterne di notte, in modo da aumentare non solo l’efficienza ma anche la durata della raccolta energetica.

A questo metamateriale nanostrutturato composto di 20 fogli alternati di nanoparticelle d’oro e fluoro di magnesio, sono stati praticati una serie di microfori, in grado di incanalare la radiazione di calore in direzioni specifiche invece che in tutte le direzioni, permettendone una raccolta migliore.

Fotovoltaico spalmabile

Queste celle fotovoltaiche sono talmente sottili da poter essere spalmate su qualsiasi superficie. Questa tecnologia solare infatti si basa su nanocristalli sviluppati dall’impresa norvegese EnSol.

Data la trasparenza della pellicola si potranno applicare su qualsiasi vetrata, sulle ali degli aerei, e chi lo sa magari anche sui vestiti smart del futuro.

Questa nuova tecnologia di “pannelli” promette di ampliare esponenzialmente le applicazioni e le occasioni di raccolta di energia solare, attualmente limitate dalle possibilità offerte dai grandi, spessi e rigidi pannelli in circolazione.

Pannello Autopulente

pannello solare autopulente marte tecnologia solare

A chi pensa ad uno spazzolone che periodicamente pulisce la superficie del pannello diamo una sconcertante notizia: il costo energetico di questa azione non è trascurabile.

Per questo l’equipe di ricerca dell’Università di Boston, in collaborazione con la NASA che li vuole portare su Marte, pianeta secco e polveroso, ha sviluppato un materiale trasparente ed elettricamente sensibile sulla superficie del pannello stesso, che quando sarà troppo impolverato invierà una leggera carica elettrica in grado di catapultare il 90% della sporcizia fuori dal pannello in meno di due minuti.

Questa leggera carica è ovviamente il risultato dell’accumulo elettrico del pannello stesso, ed è di molto inferiore alla perdita di resa dovuta alla sporcizia. Un altro problema, questa volta di manutenzione, risolto in modo intelligente.

I pannelli arrotolabili

pannello solare flessibile arrotolabile tecnologia solare

Se fino a oggi pensiamo ai pannelli solari come piattaforme spesse, pesanti e rigide da montare sul tetto di casa, presto questa immagine sarà sparita dalle menti dei consumatori.

E’ infatti arrivato dalla Global Solar Energy la prima tecnologia solare sottile e srotolabile, montabile senza intaccare il luogo di deposito.

Questo pannello ha inoltre una maggiore efficienza anche quando non è sotto radiazione diretta, ma il vantaggio principale rimane il minor spazio occupato nel trasporto e la maggiore semplicità di installazione.

I materiali utilizzati per questo particolare tipo di “rotolo fotovoltaico” sono Rame, Indio, Gallio e Selenio.

Pannelli a sole e pioggia

energia dalla pioggia pannelli solari tecnologia solare

Dopo i pannelli che riciclano il calore di giorno e di notte, arrivano quelli che recuperano energia sia nel buono che nel cattivo tempo.

Dalla Ocean University of China e dalla Yunnan Normal University nasce la cella solare con un sottilissimo strato di atomi di grafene che permette una maggiore conducibilità degli elettroni, e quando viene bagnato lega una coppia di ioni positivi con una coppia di suoi elettroni negativi, in una “reazione acido-base d Lewis”, permessa dai sali presenti nella pioggia.

Questa reazione crea una sorta di microcondensatore la cui differenza di potenziale genera una carica elettrica subito raccolta dal pannello.

Fotovoltaico in Perovskite

pannelli solari perovskite tecnologia solare

Come ultima innovazione citiamo quella che più probabilmente diventerà il nuovo standard fotovoltaico nei prossimi 3-5 anni.

Dal Politecnico di Hong Kong nasce un fotovoltaico in grado di assorbire più lunghezze d’onda dell’energia solare rispetto al solo silicio.

Infatti lo strato superficiale in perovskite è composto da metilammonio-triioduro di piombo, abbastanza sottile da assorbire fotoni di breve lunghezza d’onda e lasciar passare le lunghezze d’onda più elevate catturate dallo strato sottostante in silicio.

L’efficienza raggiunta è del 25,5%, 15% più efficente rispetto ai fotovoltaici in solo silicio attuali con un efficienza massima nel caso dei monocristallini del 21%, ma non è tutto.

Infatti questi nuovi pannelli solari paiono essere anche più economici in fase di produzione, permettendo una riduzione del costo dell’energia prodotta da 0,50 €/W a 0,31€/W, quasi il 40% in meno.

Eolico Italia: entro il 2020 forniture low-cost dall’Algeria

Quali sono le prospettive del settore eolico italia nei prossimi 4-5 anni?

Nel quadro economico dell’Italia l’aspetto energetico non è tra i più rosei, nè tra i più leggeri. Anzi, pesa come un macigno, e infatti le importazioni sono elevatissime e costano a ciascun cittadino un’alta percentuale delle sue tasse.

L’arrivo dell’eolico in Italia potrebbe cambiare la tendenza.

Tra i vari fornitori europei ed extraeuropei di energia, diversificati per non subire danni da contrattazioni come accaduto con la Russia che fino a poco tempo fa era il principale fornitore dell’Europa intera, l’Algeria è attualmente il nostro principale fornitore di gas naturale, contribuendo a gran parte del nostro fabbisogno annuale.

Il legame economico è quindi già saldo, ma è pronto a raddoppiarsi.

Infatti l’Italia è attualmente in cerca di fornitori a basso costo di energie rinnovabili, e l’Algeria potrebbe essere il corridoio energetico perfetto per le esigenze del Bel Paese. Entro il 2020 prenderà forma un progetto in cui il Paese nordafricano diventerà fornitore ufficiale di energia elettrica a basso costo derivata dai suoi impianti eolici.

Tale canale di comunicazione e scambio sarà quindi rinsaldato e pronto a durare nel tempo, e porterà l’eolico in Italia per i prossimi anni.

L’Algeria è Ricca

Questo paese risulta ideale per portare in Italia eolico e gas naturali per diversi motivi, tra cui in primis la sua ricchezza di risorse. È il decimo paese al mondo per ricchezza di materie prime, come primo in Africa per la produzione di gas, e per i suoi vasti deserti è ideale per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, più specificatamente da eolico e solare, e ha enormi prospettive di crescita.

I raggi solari raggiungono il terreno quasi verticalmente per la vicinanza all’equatore, e il vento può raggiungere i 15-20 km al secondo. Attualmente i paesi dell’Africa settentrionale producono una potenza eolica di 20 GW, grazie ai nuovi impianti e alle condizioni ambientali e climatiche favorevoli.

In breve, quindi, l’Africa è pronta a riprendersi ciò che le spetta, dopo i disastri subiti in passato. Oggi diventa la nuova terra promessa, dove con i giusti investimenti l’energia può essere prodotta in abbondanza per soddisfare il fabbisogno interno, destinato quindi a crescere, e le richieste esterne.

La convenienza per tutti i compratori inoltre è innegabile. Il prezzo attuale dell’energia da pale eoliche si aggira attorno ai 6,5-8,5 cent/KWh – meno della metà del costo del gas dalla stessa Algeria – e la Desertec afferma che l’intera zona denominata MENA (Medio Oriente Nord Africa) venderà elettricità rinnovabile ed eolica a 50-70€/MWh, un prezzo ancora più competitivo.

Attualmente è in fase di costruzione un elettrodotto sottomarino di 170 km dall’Algeria all’Italia, un vero e proprio corridoio energetico per un apporto sostanzioso di eolico in Italia e per garantire l’efficienza in questa transazione energetica ad alto potenziale.

Petrolio: in 10 anni potremmo dirgli addio

Il petrolio diminuisce e l’ambientalismo cresce

Il petrolio è diventato, dall’invenzione del motore a scoppio, la principale fonte energetica degli ultimi 30 anni, impiegandoci poco più di 15 a diventare tale.

Questo dato è molto interessante, soprattutto se confrontato con i precedenti passaggi nella storia dell’energia da una fonte ad un altra.

A sollevare queste ipotesi è il professor Benjamin Sovacool, direttore del think tank Sussex Energy Group dell’università inglese del Sussex, il quale afferma anche che i governi sono gli unici con il potere di portare tali cambiamenti nel mondo, e che i tempi necessari sono molto inferiori a quanto si creda.

I cambi di fonte

Il suo lavoro prende in esame i tempi impiegati dalle precedenti fasi di transizione energetica.

Il passaggio dal legno al carbone ha richiesto, in Europa, tra i 90 e i 160 anni, in un periodo in cui non esisteva nè il telefono, nè le tipologie di trasporti a cui siamo abituati.

Perché l’elettricità divenisse di uso comune sono stati sufficienti tra i 47 e i 69 anni, in un periodo di fermento per una nuova invenzione che portava intrascurabili novità nella vita di tutti i giorni, ma che ancora non disponeva di alcun metodo particolare di comunicazione che non fosse la posta tradizionale.

Oggi, la minaccia del cambiamento climatico, unita al progressivo e imminente esaurimento delle risorse, potrebbe accorciare notevolmente i tempi di uscita dai combustibili fossili, con un corrispondente rapido passaggio alle energie rinnovabili e pulite.

Questo sarebbe possibile anche grazie al telefono e a internet, insieme all’ormai ovvio sviluppo tecnologico che caratterizza le società più civilizzate, perchè nell’era dell’informazione e della socializzazione ogni notizia scorre più liberamente.

Dal petrolio al rinnovabile

energia eolica rinnovabile al posto del petrolio

Negli ultimi anni alcuni governi hanno intervenito con forza per incentivare questo cambio di rotta, infatti dal 2003 al 2014 la provincia canadese dell’Ontario è riuscita ad eliminare il carbone dal suo mix energetico.

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L’Indonesia invece, in soli 3 anni, ha cambiato il suo sistema di riscaldamento, passando dal Kerosene al Gpl, e in Francia il nucleare è passato a coprire dal 4 al 40% del fabbisogno dal 1970 al 1982.

Questo per dimostrare che la transizione è libera di avvenire, e potrebbe essere molto più breve delle precedenti. L’unico punto a suo sfavore sarebbe il libero mercato. Se infatti la scelta si lasciasse a governi affidabili, questi potrebbero invertire le tendenze “fossili” in pochi anni per l’intero paese, cosa che è già avvenuta nel mondo come appena visto.

“La tradizionale idea che le transizioni energetiche si protraggano per lungo tempo, spesso decenni o secoli, non è sempre supportata da prove”, ha detto il professore del Sussex.

A detta dello stesso professor Sovacool però, se si lascerà tale transizione al libero mercato i tempi saranno lunghi, e forse più lunghi di quanto ci possiamo permettere.

Batterie Bio: energia dai batteri

Le prime batterie bio Fuel Cell che estraggono energia elettrica dalle colture di batteri

Le energie rinnovabili continuano a fare passi avanti, portando alla luce nuove fonti alternative. In pochi sanno che anche i batteri producono energia. Come ogni essere vivente respirano e mangiano, tramutando queste risorse primarie in energia, di cui quella in eccesso potrebbe essere catturata dalle prime batterie bio.

batterie bio batteri rinnovabile

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Batterie Bio

Il risultato è frutto delle ricerche del Dr Tom Clarke e del suo team del dipartimento di scienze biologiche all’Università dell’East Anglia, e che porta una notevole innovazione nel mondo Fuel Cell. Tramite una superfice conduttiva, questa moltitudine di organismi monocellulari potrebbe trasmettere direttamente i propri elettroni in eccesso agli ioni minerali presenti nella batteria, permettendole quindi di generare energia tramite una specie di processo di fotosintesi batterica, detta elettrosintesi microbica.

Shewanella oneidensis è il nome del batterio in questione, in grado di prosperare in ambienti contaminati da metalli pesanti, ha la capacità di trasmettere i suoi elettroni in eccesso agli ioni minerali sulla superfice del conduttore. Questi batteri sono ricchi di fili, che proprio come i fili elettrici presenti in una casa, trasportano in entrata e in uscita gli elettroni dalla batteria.

Nonostante questa abilità di ottimi conduttori elettrici, producono ancora pochissima energia per essere considerati una fonte valida, eppure in futuro potrebbero avere molte applicazioni.

Valide Applicazioni

Innanzitutto ipotizzando uno sviluppo della capacità prouttiva delle batterie bio, queste potrebbero diventare ottime fonti di energia pulita, ma non solo. I batteri stessi potrebbero essere usati in terreni contaminati da metalli pesanti per trasformarli da elementi solubili a insolubili, in modo da non contaminare le falde acquifere.

Ma un processo ancora più interessante è quello inverso. Se infatti le batterie bio  sono in grado di produrre l’elettrosintesi microbica con CO2, acqua e luce del sole, questi sono anche in grado di fare l’operazione inversa. Se stimolati con l’elettricità al posto degli elettroni infatti, sono in grado di sviluppare composti organici in loco.

Questo processo è già in uso da molte industrie, ma con questi batteri in particolare diventa più economico. Solitamente occorre nutrirli con lo zucchero, ora si può sfruttare la semplice energia elettrica, più economica e facile da maneggiare, insieme alla CO2 che è già un prodotto di scarto di qualunque procedimento industriale. Il risultato saranno prodotti a base di carbonio di alto valore.

batterie bio shewanella al microscopio

I batteri tradizionali

La differenza principale è che per ora gli scienziati sono ricchi di batteri in grado di trasformare e costruire composti organici anche complessi, ma alimentabili solo a zucchero, e in più hanno scoperto il primo in grado di essere alimentato con semplice elettricità, ma ancora limitato nella complessità dei composti organici che riesce a produrre.

Va aggiunto che la genetica sta facendo passi da gigante, e presto potremmo essere in grado di modificare geneticamente i batteri per permettergli di compiere determinate azioni che possono andare dalla creazione di energia allo smaltimento delle sostanze tossiche e così via.

Geobacter

Anche questo è un particolare batterio in grado di produrre energia alimentandosi di composti organici. E’ stato il professore Lovley a scoprirlo e studiarlo, e ora vuole svilupparlo per renderlo in grado di estrarre energia dalla melma organica sui fondali marini, aspirando a tenere in vita piccoli dispositivi di controllo fino ad oggi impossibili da mantenere.

batterie bio batterio shewanella green energy

Inoltre potrebbe essere perfetto per riconoscere i casi in cui il batterio viene a contatto con sostanze in grado di assorbire i suoi elettroni, metro di misura per altre ricerche. In generale si possono trovare molte applicazioni per questi batteri e per le batterie bio, soprattutto dove bastano piccole quantità di energia per ottenere grandi moli di informazioni.

 

Energie Rinnovabili: L’articolo completo

Definizioni, fonti, storia e impatto ambientale

In questo articolo raccoglieremo tutta la nostra conoscenza per fare un riassunto il più completo e chiaro possibile su cosa siano davvero le energie rinnovabili.

La definizione ufficiale di energie rinnovabili

Le energie rinnovabili sono quelle che si rigenerano in tempi brevi se confrontati con i tempi caratteristici della storia umana.

Energie rinnovabili non significa quindi né pulite, né illimitate, né naturali.

Questi termini non sono sinonimi, perché se molte energie rinnovabili sono sia pulite che illimitate che naturali, non tutte soddisfano questi requisiti.

Il petrolio, per esempio, non si può considerare rinnovabile. Richiede millenni per generarsi, eppure si tratta di un’energia naturale, anche se per nulla pulita.

Dalla II Rivoluzione Industriale l’uomo ha sfruttato 150 milioni di anni di depositi organici, rimasti sepolti in particolari condizioni di pressione e temperatura.

Queste componenti lo hanno trasformato in quello che oggi chiamiamo greggio, e proprio per la sua lenta rigenerazione, avrà una fine.

Una energia rinnovabile si dice sostenibile se ha un grado di rigenerazione superiore a quello del
suo utilizzo. L’energia, quindi, è sostenibile anche in base alle sue modalità di utilizzo e produzione

Il fattore fondamentale delle energie rinnovabili pulite è che sono illimitate e sostenibili.

Questo significa che non inquinano e non pregiudicano l’utilizzo delle risorse naturali per le generazioni future.

Per questi motivi, vogliamo concentrarci su queste.

energia pulita e combustibili fossili

Le fonti rinnovabili

Le fonti di energie rinnovabili sono da distinguere dalle energie rinnovabili stesse.

La prima è il luogo in cui, attraverso specifiche nuove tecnologie, estraiamo l’energia.

La seconda è proprio il prodotto estratto, ossia l’energia rinnovabile.

L’energia del sole ne è un esempio, venendo trasformata in energia solare tramite i pannelli fotovoltaici. Come risultato si ha quindi la comunissima energia elettrica, ricavata però da una fonte rinnovabile.

Arriviamo quindi all’elenco delle principali fonti rinnovabili:

  • l’irraggiamento solare (energia solare)
  • il vento (energia eolica)
  • le biomasse (energia geotermica)
  • le maree e le correnti marine (energia marina)
  • le precipitazioni utilizzabili tramite il dislivello di acque (energia idroelettrica)

Tutte queste fonti rinnovabili danno origine a loro volta ad energie rinnovabili, la maggior parte delle quali non esisterebbe senza quella solare.

Infatti il calore generato dal sole provoca i venti, ricarica energeticamente il terreno formando le bio-masse tramite la fotosintesi clorofilliana, innesca il ciclo di evaporazione e precipitazione dell’acqua, così come permette la creazione dei combustibili fossili.

Le energie rinnovabili

Di seguito vogliamo fornire un dettagliato elenco delle energie rinnovabili presenti oggi:

  • energia idroelettrica, attraverso impianti
    • idroelettrici a bacino
    • ad accumulo o a serbatoio
    • ad acque reflue
    • inseriti in condotte idriche
    • micro-idroelettrici
  • energia eolica
  • energia solare
  • energia geotermica
    • sorgenti idrotermiche
    • sorgenti geopressurizzate
    • sorgenti petrotermiche
  • energia da biomasse (o agroenergie)
    • biocarburanti, gassificazione, biogas
    • bio-batterie
    • oli vegetali
    • olio di alghe
  • energia marina
  • energia o cogenerazione da acqua di falda
  • energia aerotermica
    • Sistema Zerogas
  • gas di discarica
  • gas residuati dai processi di depurazione

Impatto ambientale

Ora che abbiamo chiare le energie rinnovabili veniamo ad un altro concetto di base: l’impatto ambientale. Questo è un fattore fondamentale nelle scelte di tutti i giorni di chi è interessato all’ambiente.

Da lui dipende direttamente il livello di danno causato al nostro pianeta.

energie rinnovabili e impatto ambientale

Si definisce impatto ambientale l’entità delle conseguenze sull’ambiente locale o globale dell’utilizzo di una determinata risorsa.

Un’energia è ecosostenibile se sostenibile (vedi sopra) e a ridotto o assente impatto ambientale.

Le fonti alternative, invece, racchiudono tutte quelle non fossili. Quindi sia quelle eco-sostenibili che l’energia atomica: rinnovabile, ma a forte impatto ambientale.

Le foreste per esempio, nessuno lo direbbe, sono considerate energie rinnovabili. Il motivo è che hanno tempi di rigenerazione molto brevi se consideriamo i tempi della storia umana.

Eppure, anche se naturali, non sono affatto fonti energetiche pulite. Ciò è dovuto dall’inquinamento prodotto dal carbone, maggiore rispetto al petrolio e quindi a forte impatto ambientale.

Purtroppo, inoltre, l’uso che facciamo delle foreste le rende limitate e non sostenibili, a causa dell‘eccessiva deforestazione.

La fauna all’interno di una grossa città è però sicuramente utile, proprio perché gli alberi assorbono CO2 e rilasciano O2, a vantaggio di tutti gli esseri viventi.

Vista la loro utilità, sono stati recentemente progettate strutture ecologiche capaci di fliltrare l’aria dalle impurità. Queste strutture sono varie e bizzarre:

Tali costruzioni hanno la capacità di eliminare l’inquinamento dall’aria che respiriamo. Oppure di limitarlo il più possibile a vantaggio di tutti.

Le rinnovabili oggi

Un grande passo avanti per il pianeta lo dobbiamo a Elon Musk: imprenditore impegnato nella crescita delle energie rinnovabili.

Tra le svariate innovazioni, ha ideato la Powerwall e, successivamente, anche la Powerwall 2. Si tratta di efficienti batterie domestiche che, unite ai pannelli solari, eliminano la dipendenza dalla rete elettrica.

Pannelli, batterie e macchine elettriche sono oggi venduti da Tesla, la sua società principale, dimostrando che le energie rinnovabili sono non solo giuste ed economiche, ma anche una moda destinata a durare nel tempo.