Le energie rinnovabili rappresentano il cambiamento definitivo in termini di approvvigionamento energetico. Per produrle in maniera efficiente occorrono materiali a basso costo e ad alta resa. Qual è il presente e quale potrebbe essere il futuro di questa tecnologia?
Energie rinnovabili: lo stato dell’arte
Le energie rinnovabili sono fonti energetiche che non vanno ad esaurirsi. Sono, in prevalenza, fonti energetiche naturali (sole, vento, acqua, calore della Terra), in grado di rigenerarsi autonomamente, senza l’intervento dell’uomo. Queste fonti energetiche si trovano in abbondanza in natura e, rispetto alle fonti di energia tradizionali, hanno un ridotta percentuale di emissioni. Le energie rinnovabili fanno pertanto parte dell’Agenda 2030 sullo sviluppo sostenibile, il cui obiettivo è il raggiungimento, a livello europeo, dell’efficienza e dell’autonomia energetica. L’UE ha stanziato circa 67 milioni di euro: un importante contributo a favore della creazione di energia alternativa, della creazione di nuovi posti di lavoro e, conseguentemente, della gestione dell’economia circolare. Mobilità elettrica, energia eolica e fotovoltaica sono i capisaldi dello sviluppo delle energie rinnovabili.
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SostieniciIn Italia è stato varato il PNIEC (Piano Nazionale Integrato Energia e Clima), al cui interno sono stati inseriti gli obiettivi da raggiungere in tema di energie rinnovabili. Tra i punti del piano si prevede ad esempio che, entro il 2030, 6 milioni di veicoli debbano essere alimentati elettricamente. Grande spazio è dato, inoltre, all0 sviluppo dell’idrogeno come fonte di energia rinnovabile. La macchina attualmente in grado di produrlo è l’elettrolizzatore, dispositivo che permette di separare chimicamente idrogeno da ossigeno.
L’impulso alla produzione di forme di energie rinnovabili ha dato ampio margine all’evoluzione tecnologica. In Italia e nel mondo si assiste a trasformazioni ed esperimenti degni di nota.
Energie rinnovabili in Italia: il laboratorio dell’ENEA
Recentemente, l’ENEA (acronimo di Energia Nucleare e Energie Alternative; agenzia ministeriale e istituto di ricerca italiano sull’energia) ha varato la realizzazione di un laboratorio virtuale che, con l’aiuto di un super computer chiamato ENEA CRESCO6 (di stanza nel centro ricerche con sede a Portici), potrà svolgere ricerche sui materiali innovativi, destinati a impianti di energia rinnovabile.
Questo progetto ha avuto finanziamenti da programmi europei per circa 4,5 milioni di euro. L’attività di ricerca e analisi sarà altresì coadiuvata dall’applicazione dell’intelligenza artificiale e si baserà su analisi di dati ed esperimenti. Scopo è, di conseguenza, identificare soluzioni innovative nel campo delle energie rinnovabili. Saranno presenti nella struttura anche elettrolizzatori per la produzione di idrogeno verde e impianti ad energia fotovoltaica. Grande attenzione sarà riservata alle batterie, alla realizzazione e all’utilizzo di materiali con ampie capacità di stoccaggio.
Batterie con maggiori capacità di ricarica e membrane anti CO2
L’equipe di ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, guidata dallo scienziato Zhengjin Yang, ha creato un nuovo tipo di membrana per rivestire le batterie. Questa membrana è composta soprattutto da polimeri a struttura triazinica. Il meccanismo di funzionamento delle batterie tradizionali prevede che due elettrodi (anodo e catodo) siano separati da una membrana, in grado di regolare il flusso di carica elettrica sotto forma di ioni positivi, da un campo ad un altro. Con il passare del tempo, questo meccanismo perde di efficienza.
Nel prototipo creato dai ricercatori cinesi, al contrario, i polimeri a struttura triazinica si assemblano secondo una struttura che impedisce la dispersione di acqua, e quindi di carica elettrica, dagli ioni più piccoli. L’utilizzo di questo materiale permette quindi alle batterie di caricarsi e scaricarsi cinque volte più velocemente, rispetto a una batteria classica. Questo tipo di tecnologia consentirebbe la riduzione dei costi di stoccaggio di forme di energia rinnovabile.
Alcuni ricercatori dell’Università del Tennessee hanno messo a punto membrane porose in grado di separare i gas. La tecnica fa parte delle pratiche di CCS (Carbon Capture and Storage). Obiettivo è sviluppare nuovi materiali in grado di aumentare la capacità di filtraggio e isolare le particelle di anidride carbonica. A tale scopo sono state create membrane a setaccio. Queste membrane, installate in impianti di depurazione industriale, filtrano i fumi di scarico e separano l’anidride carbonica da azoto, ossigeno e altri gas, che possono essere riutilizzati.
