Energia
Fluidglass: quando l'energia solare bussa alla...finestra
Il progetto Fluidglass sta sviluppando una soluzione innovativa per "raccogliere" energia solare. Il concetto si basa su strati sottili di acqua nelle vetrate, pensato anche per fornire isolamento termico e tenere fuori il bagliore dei giorni eccessivamente luminosi.
Il progetto Fluidglass sta sviluppando una soluzione innovativa per "raccogliere" energia solare. Il concetto si basa su strati sottili di acqua nelle vetrate, pensato anche per fornire isolamento termico e tenere fuori il bagliore dei giorni eccessivamente luminosi.
Le vetrate di oggi sono formate solitamente da 2-3 lastre di vetro. Queste lastre non sono in contato tra loro, ma sono distanziate per lasciare spazio a sottili strati di gas o di un vuoto chiuso, che fungono da isolante. "Il nostro vetro è una combinazione di questa vetratura e di strati pieni di liquido - uno sulla parte esterna della finestra, e uno allì'interno", afferma il coordinatore Fluidglass Anne-Sophie Zapf dell'Istituto di Architettura dell'Università del Liechtenstein.
Il fluido è essenzialmente acqua; lo strato esterno si interfaccia con i raggi ed è arricchito con nanoparticelle che assorbono l'energia solare e filtrano la luce. Lo strato interno, che può essere caldo o freddo a seconda delle esigenze, fornisce riscaldamento o raffreddamento per mantenere temperature ambiente ottimale. Anche la composizione e la temperatura del fluido possono essere adattate e viene alimentata con un flusso continuo.
Le funzionalità innovative dello strato esterno si affidano a nanoparticelle che assorbono l'energia solare e riscaldano l'acqua nello strato esterno, sostiene Zapf. L'acqua calda viene quindi convogliata verso un serbatoio di stoccaggio, uno scambiatore o una pompa di calore. L'energia estratta può essere utilizzata per alimentare il riscaldamento o il condizionamento dell'aria dell'edificio.
Il numero di particelle nel fluido varia, e così anche la quantità di luce che le finestre lascia entrare: in aggiunta alla raccolta di energia, le particelle agiscono come piccoli ombrelloni; se si iniettano nel liquido, si produce una tinta e si fornisce ombra. L'intensità della tinta e il corrispondente livello di tonalità può essere regolata in modo flessibile: "Quanto più ci sono nel fluido, più scuro diventa, e più energia si può raccogliere", dice Zapf.
Con Fluidglass, quella che a prima vista sembra una finestra normale, potrebbe rivelarsi un collettore solare termico trasparente. Secondo le stime, le prestazioni termiche degli edifici dotati di Fluidglass sarebbero notevolmente migliorate e c'è un un risparmio energetico potenziale del 50-70% per edifici in retrofit, mentre del 30% per nuove costruzioni già a risparmio energetico. Il progetto si concluderà nel mese ad agosto 2017.
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Wind & Economy: un software che aumenta il costo/efficacia dei parchi eolici offshore
Il potenziale dei parchi eolici off-shore per soddisfare gran parte del nostro fabbisogno energetico è quasi illimitato, ma il costo rimane un ostacolo importante; il progetto EERA-DTOC ha prodotto uno strumento - Wind & Economy - che aiuta a ridurne i costi di progettazione, lo sviluppo e la gestione.
"L'energia eolica è una delle tecnologie più pulite", spiega il coordinatore Charlotte Bay Hasager. Dopo solo 7 mesi, una turbina eolica avrà prodotto l'energia impiegata per costruire e installarlo. Una singola turbina eolica può quindi produrre energia pulita per i prossimi 25 anni - ha solo bisogno di manutenzione.
Il potenziale dei parchi eolici off-shore per soddisfare gran parte del nostro fabbisogno energetico è quasi illimitato, ma il costo rimane un ostacolo importante; il progetto EERA-DTOC ha prodotto uno strumento - Wind & Economy - che aiuta a ridurne i costi di progettazione, lo sviluppo e la gestione.
"L'energia eolica è una delle tecnologie più pulite", spiega il coordinatore Charlotte Bay Hasager. Dopo solo 7 mesi, una turbina eolica avrà prodotto l'energia impiegata per costruire e installarlo. Una singola turbina eolica può quindi produrre energia pulita per i prossimi 25 anni - ha solo bisogno di manutenzione.
Rispetto ai parchi eolici terrestri, tuttavia, i parchi eolici off-shore, costano di più: i ricercatori e fornitori di energia stanno quindi cercando di ridurre il costo di progettazione, di costruzione e di mantenimento. EERA-DTOC ha quindi sviluppato Wind & Economy, un software che per la prima volta integra modelli e strumenti esistenti per fornire informazioni di modellazione più accurata, i calcoli sui materiali (cavi elettrici) richiesti e previsioni sul rendimento energetico.
Attraverso la modellazione spaziale, i ricercatori hanno esaminato come la posizione delle turbine eoliche in una "wind farm" influenza la velocità del vento e la potenza generata da ciascuna turbina. Dato che ogni turbina rompe il vento che soffia verso di essa, le turbine sulla scia di quella principale, produrranno meno energia. "Nel corso del progetto, abbiamo voluto scoprire esattamente quanta energia potrebbe generare ogni turbina in base alla sua posizione", spiega il coordinatore.
Progettare di costruire un parco eolico può essere complicato. Per esempio si deve stabilire quanto cablaggio è necessario tra le turbine per garantire che siano a una distanza sufficiente per produrre la quantità ottimale di potenza, ma abbastanza vicino per mantenere i costi di cablaggio e manutenzione al minimo. Il software di simulazione è importante per la progettazione e per massimizzare la produttività e il costo-efficacia.
EERA-DTOC ha inoltre testato e gli strumenti esistenti, utilizzando dati reali provenienti da impianti eolici già operativi per sviluppare uno strumento integrato affidabile. "Ciò è stato possibile grazie al proprietari dei parchi eolici, che hanno autorizzato la condivisione dei dati per lo scopo del nostro progetto", spiega Hasager.
Nel 2015 l'energia eolica ha fornito più energia prodotta rispetto a qualsiasi altra tecnologia. I parchi eolici offshore sono una soluzione realistica per la nuova generazione di energie rinnovabili in Europa - in particolare Nord Europa. Diversi paesi stanno ora lavorando nella costruzione di altri parchi eolici offshore. La Danimarca è sulla buona strada per ottenere il 50% del suo riscaldamento e di energia elettrica da fonti rinnovabili entro il 2020. Il 33% di tutta l'elettricità consumata annualmente in Danimarca è già generato dal largo e parchi eolici terrestri, mentre il 27% dell'energia elettrica è generata dai parchi eolici offshore.
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EcoGrid: un approccio personalizzato per equilibrare l'offerta e la domanda delle rinnovabili
EcoGrid è un progetto finanziato dall'Ue che ha in dotazione quasi 2.000 abitazioni e aziende sull'isola danese di Bornholm con i dispositivi di domanda-risposta che utilizzando dei controller intelligenti per regolare automaticamente il consumo di energia elettrica a seconda fluttuazioni dell'offerta.
La soluzione, che utilizza oltre il 50% dell'energia elettrica proviene da impianti eolici, ha dimostrato che il sistema è una soluzione efficiente ed efficace.
Il progetto ha già ricevuto consensi e ha vinto il premio nella categoria "consumatori" alla Settimana europea dell'energia sostenibile 2016. Durante i periodi di massimo, quando il vento soffia con forza, il sistema riduce automaticamente i prezzi, favorendo i consumi e garantendo l'utilizzo di energia da fonte eolica. Se il vento si placa, i prezzi aumentano e i controllori intelligenti riducono automaticamente il consumo nelle case, abbassando il riscaldamento all'interno di parametri predefiniti.
Affrontando i fattori dal lato della domanda, i ricercatori EcoGrid hanno fornito una soluzione in grado di ridurre la necessità di fonti di generazione flessibile in aree ad alta capacità da fonti rinnovabili. Il processo a Bornholm ha dimostrato un notevole potenziale per abbassare picco di richiesta di carico quasi in tempo reale utilizzando un circuito di feedback tra case e sistema operativo per regolare i prezzi e mettere in atto risposte automatiche ad intervalli di 5 minuti.
A volte, quando la domanda di energia elettrica è stata alta, il sistema EcoGrid è stato in grado di tagliare il carico di picco delle case collegate a 670 kilowatt, pari al 1,2% dell'intero carico di picco dei 28.000 case sull'isola . Circa 87% di riduzione del carico di picco è stato ottenuto dagli impianti di riscaldamento, che hanno risposto automaticamente ai segnali di prezzo.
"Una caratteristica fondamentale del nostro approccio è stato il coinvolgimento dei consumatori. gli utenti di prova erano liberi di decidere quanto sarebbero disposti a ridurre il consumo di energia elettrica e che i sistemi e gli apparecchi nelle loro case sarebbero colpiti ", dice OveGrande, coordinatore di EcoGrid. "Un altro fattore importante è l'automazione. Agli utenti di impostare i parametri che vogliono - la temperatura minima di riscaldamento durante l'alta-prezzo, i tempi di consumo elevato.
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Partnership Europa-Nordafrica per sfruttare energia solare
Se c'è una cosa che il Nord Africa ha in abbondanza, è l'energia solare. Questa risorsa potrebbe far aumentare l'indipendenza energetica per i paesi del Sud del Mediterraneo - se la tecnologia si adattasse alle condizioni locali, dato che dovrebbe resistere a climi caldi e secchi e a venti di sabbia.
Il progetto EUROSUNMED lavora con ricercatori provenienti da Egitto e Marocco per regolare la tecnologia solare alle condizioni del Nord Africa. Per aumentare a lungo termine le prospettive di energia verde, il progetto condivide know-how europeo con i partner nordafricani per rafforzare la collaborazione.
Se c'è una cosa che il Nord Africa ha in abbondanza, è l'energia solare. Questa risorsa potrebbe far aumentare l'indipendenza energetica per i paesi del Sud del Mediterraneo - se la tecnologia si adattasse alle condizioni locali, dato che dovrebbe resistere a climi caldi e secchi e a venti di sabbia.
Il progetto EUROSUNMED lavora con ricercatori provenienti da Egitto e Marocco per regolare la tecnologia solare alle condizioni del Nord Africa. Per aumentare a lungo termine le prospettive di energia verde, il progetto condivide know-how europeo con i partner nordafricani per rafforzare la collaborazione.
La ricerca si concentra su tre aree: fotovoltaico, concentrati di energia solare (specchi o lenti che dirigono la luce del sole verso un collettore da guidare ai generatori) e sistemi di stoccaggio di energia e supporto a reti elettriche. Ad oggi EUROSUNMED sta lavorando sull'adattamento dei pannelli solari alle condizioni atmosferiche del territorio: sono stati sviluppati materiali per i rivestimenti forti che resistono alle grandi particelle di sabbia.
Inoltre sono state considerate varie soluzioni di stoccaggio energetico, con il sistema principale studiato sulla base dell'accumulazione termica tradizionale con pietre. Il test di queste tecnologia è atteso per giugno/luglio 2016, con feedback da tester facenti parte del processo di ricerca globale.
Altre ricerche studieranno nuove tipologie di celle fotovoltaiche e impianti di energia solare e valuteranno quanto le reti di energie rinnovabili egiziane e marocchine sono in grado di sopportare, aiutando i gestori a decidere se aggiornarle.
La seconda parte del progetto porterà i risultati nel mondo dell'industria, con domande di brevetto già presentate per alcune nuove idee. "I paesi sceglieranno quali idee favorire dopo la fine del progetto, tenendo conto delle loro esigenze climatiche ed energetiche", afferma il coordinatore Abdelilah Slaoui del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica e l'Università di Strasburgo.
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Energia verde dalle wind farm off-shore
Le wind farm off shore sono una fonte interessante di energia rinnovabile, superando una serie di preoccupazioni legate alle turbine eoliche su terra: difatti l'energia eolica e la sua diffusione sarebbe tecnicamente possibile, ma ha avuto sempre problemi per ottenere l'accettazione del pubblico. Oggi, oltre il 90% dell'energia eolica in Europa proviene da impianti eolici terrestri, ma entro il 2020 circa il 50% di tutti i nuovi energia eolica dovrebbe essere generato in mare aperto, dice Peter Hjuler Jensen, coordinatore di Innwind.EU.
Innwind.EU è il successore del precedente progetto Upwind: quest'ultimo ha stabilito che lo sviluppo di grandi turbine fino a 10 megawatt (MW) è fattibile, ma non ancora conveniente. Il nuovo progetto quinquennale mira a sviluppare tecnologie innovative che rendano queste turbine eoliche offshore sostenibili.
Il progetto ha tre principali obiettivi: rendere più leggere le pale delle turbine; il secondo comprende sistemi per la conversione dell'energia meccanica in elettrica, in particolare un generatore a trasmissione diretta pseudo magnetico e un generatore superconduttore; perfezionare le sottostrutture delle turbine.
In particolare si vuole sviluppare un generatore con alta superconduttività: il risultato mirerebbe ad una riduzione del 40-50% del costo di energia dalle turbine eoliche entro il 2020. L'aumento di redditività economica dovrebbe anche contribuire all'energia eolica offshore di espandersi nel proprio mercato. Attualmente, il 42% dell'energia della Danimarca viene dal vento e ufficialmente il dato dovrebbe salire al 50% entro il 2020.
Alla fine del secondo anno di progetto, si è completato un generatore ad azionamento diretto prototipo pseudo-magnetico. Diversamente dai generatori convenzionali, che utilizzano ingranaggi per trasferire la coppia, questo tipo di generatore utilizza solo campi magnetici per condurre la forza.
L'energia eolica ruota l'anello esterno, che trasferisce la coppia attraverso un generatore interno. Il risultato è un trasferimento ad alta efficienza di potenza, senza attrito e a velocità variabile.
Innwind.EU ha anche fatto notevoli progressi verso un altro dei suoi obiettivi principali - un generatore superconduttore - e presto inizierà la produzione di un prototipo. Infine, il lavoro proseguirà verso lo sviiluppo di un prototipo di smart-blade. Il sistema risponderà rapidamente alle variazioni di velocità e direzione. Un sistema radar come l'utilizzo di laser (LIDAR), misurerà le sottili variazioni di vento dalla turbina, consentendo ad ogni lama di reagire attivamente e cambiare il suo angolo rispetto al vento. L'effetto ridurrà le turbolenze, migliorando ulteriormente la produzione e l'efficienza.
Sito di progetto:
Compositi ecologici per edifici efficienti
"L'obiettivo del progetto BioBuild era quello di ridurre la quantità di energia necessaria per produrre elementi di costruzione - la cosiddetta energia incorporata", afferma Anthony Stevenson di NetComposites, coordinatore del progetto. La ricerca dei partner si è focalizzata sui materiali compositi principalmente derivati da materiali biologici.
I biocompositi sono materie plastiche rinforzate con materiali tessili / non tessili, in cui almeno uno dei componenti è costituito da prodotti agricoli. I biocompositi BioBuild si sono dimostrati promettenti come materiali da costruzione e possiedono caratteristiche fondamentali quali ritardo di fuoco e resistenza all'umidità.
Queste applicazioni includono pannelli esterni per pareti e rivestimenti e un sistema divisorio. In quest'ultimo caso, l'energia incorporata è quasi dimezzata rispetto a un prodotto di riferimento, mentre i primi due offrono un risparmio dal 10 al 15%, dice Stevenson. Una quarta applicazione di test - lamelle per controsoffitti - anche offerto una serie di vantaggi, anche se l'energia incorporata non è stato effettivamente ridotto.
BioBuild si è posta il compito di trasformare biocompositi in elementi costruttivi che richiedono meno energia per produrre componenti simili in acciaio, alluminio o calcestruzzo. I biocompositi sono costituiti da fibre di lino o juta, combinati con materie plastiche ottenute da rifiuti di canna da zucchero o da parti di olii vegetali.
Tra le applicazioni sviluppate da BioBuild prima della fine del progetto (maggio 2015), i pannelli hanno avuto particolare successo: il telaio è leggermente inclinato per fornire un grado di auto- shading. Questa funzione riduce l'onere per i sistemi di climatizzazione e aumenta ulteriormente le prestazioni ambientali dei pannelli. L'idea di progetto ha vinto un premio da JEC, una organizzazione leader del settore dei compositi.
Sito di progetto:
La produzione di energia passa (anche) dalle olive
Il progetto BIOGAS2PEM-FC, completato nell'ottobre 2014, ha dimostrato che gli scarti dell'olio d'oliva possono essere utilizzati in modo sostenibile come fonte di energia per la macinatura. Secondo il coordinatore del progetto Per Ekdunge, CTO di PowerCell in Svezia, questi sistemi potrebbero fornire la gestione on-site dei rifiuti e la produzione di energia per migliaia di frantoi, una volta a regime.
Un punto di forza del progetto è il costo: quest'ultimo, una volta che il progetto verrà immesso sul mercato, non supererà i 20.000 €/kW, il che significa che ci sarebbe un ritorno sugli investimenti in circa 10 anni. Il sistema proprietario BIOGAS2PEM-FC consentirà inoltre ai rifiuti dell'olio d'oliva di essere utilizzati come fonte di energia, piuttosto che finire come un inquinante in discarica. "i rifiuti di frantoio è diventato un problema ambientale critico", dice Ekdunge.
Si stima che un frantoio di media entità produce fino a30 milioni di metri cubi di acque reflue durante l'intenso periodo annuale di produzione 3-4 mesi. Tuttavia, invece di dover smaltire gli scarti a caro prezzo, la soluzione di BIOGAS2PEM-FC rappresenta un'opportunità per trasformarlo in biogas ed elettricità.
Il sottosistema BIOGAS2PEM-FC è diviso in 3 parti e comporta microrganismi che abbattono materiali biodegradabili in assenza di ossigeno e trasformano il biogas in un gas ricco di idrogeno, che a sua volta viene trasformato in energia elettrica attraverso l'utilizzo di celle a combustibile.
Una volta commercializzata, questa innovazione potrebbe rivelarsi fondamentale per l'economia di molte regioni del Mediterraneo. La Spagna, ad esempio, produce il 50% dell'olio d'oliva del mondo, con il 73% proveniente dall'Andalusia. Nel 2013, le esportazioni di olio d'oliva di questa regione valevano 1,5 Mld di €.
Soddisfare la domanda in tutto il mondo - e allo stesso tempo rendere la produzione sostenibile - è di vitale importanza. "Attraverso questo processo, tutti i prodotti di scarto ritornano al ciclo di produzione dell'olio di oliva, il che rende in definitiva più sostenibile", conclude Ekdunge.
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Soluzione innovativa per le pompe di calore di casa
Gli edifici sono responsabili per circa il 40% del consumo di energia e di emissioni di CO2 dell'UE; più della metà di questi sono residenziali. Il progetto HEAT4U ha sviluppato una soluzione di riscaldamento innovativa appositamente per case unifamiliari. Il team ha progettato un sistema a pompa di calore per le abitazioni. Questa soluzione retrofit a gas è stata progettata per la produzione economica di calore alimentata ad aria.
Il coordinatore del progetto Luigi Tischer, a capo di ROBUR SpA, ha detto che l'unità è facile da installare, non richiede modifiche all'edificio stesso e il suo costo dovrebbe essere competitivo. Si stima anche che il sistema utilizzerà in media il 35% di energia in meno rispetto a una caldaia a condensazione.
Le pompe di calore (GAHP) sono posizionate fuori casa ed essenzialmente funzionano come frigoriferi, solo al contrario: invece di estrarre calore da uno spazio chiuso (ad esempio l'interno del frigorifero) e dissipare altrove, estraggono calore dall'ambiente di tubazione in uno spazio chiuso (una casa).
Le pompe di calore (GAHP) sono posizionate fuori casa ed essenzialmente funzionano come frigoriferi, solo al contrario: invece di estrarre calore da uno spazio chiuso (ad esempio l'interno del frigorifero) e dissipare altrove, estraggono calore dall'ambiente di tubazione in uno spazio chiuso (una casa).
Le GAHP sono solo uno dei diversi tipi di pompa di calore: sono alimentati da gas naturale, piuttosto che di energia elettrica e spesso sono usate per gli edifici più grandi, come alberghi e scuole. L'obiettivo di HEAT4U è di adattare tutto ciò per le abitazioni singole.
i sistemi GAHP attuali di solito coinvolgono diverse unità a pompa di calore e gli adeguamenti sono realizzati, regolando il numero di unità che sono effettivamente in esecuzione. Una singola famiglia utilizzerebbe solo una pompa di calore, così HEAT4U ha dovuto progettare unità autonome: test sul campo hanno indicato che la nuova unità funziona in modo efficiente anche a temperature fino a -20°C e non richiede una caldaia supplementare.
Mantenere un'installazione semplice è stata un'altra priorità. Molti sistemi a pompa di calore coinvolgono lavori dentro o intorno all'edificio - come il passaggio di radiatori per riscaldamento a pavimento. Al contrario, l'unità aggancia ai tubi di riscaldamento da centraline esistenti.
HEAT4U si è conclusa nel mese di ottobre 2014. Il nuovo GAHP è ora in fase di preparazione alla commercializzazione che coinvolge in particolare il completamento del design industriale di ciò che è, attualmente, un prototipo funzionale.
HEAT4U si è conclusa nel mese di ottobre 2014. Il nuovo GAHP è ora in fase di preparazione alla commercializzazione che coinvolge in particolare il completamento del design industriale di ciò che è, attualmente, un prototipo funzionale.
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Un approccio innovativo e industrializzato per il retrofitting delle abitazioni
Attualmente circa il 35% degli edifici europei con più di 50 anni sono responsabili del 40% del consumo energetico. Migliorando l'efficienza energetica degli edifici, il consumo energetico totale dell'UE sarebbe ridotta del 6%. Dimostrato in Finlandia, Svezia, Paesi Bassi, Francia, Germania e Regno Unito, E2ReBuild ha sfruttato le nuove tecnologie, da imaging 3D a strumenti di supporto decisionale, con processi di produzione industriale fuori sede per migliorare l'efficienza energetica, ridurre i tempi di costruzione e costi e aumentare la sicurezza di cantiere per rivalutare vecchie case.
Le informazioni sulla struttura, compresi i piani architettonici originali e le scansioni 3D aggiornate che mostrano i cambiamenti nel corso del tempo sono compilate dal sistema di Building Information Modeling, fornendo a tutti i soggetti interessati dati dettagliati sullo stato attuale della proprietà e quali miglioramenti possono essere fatti.
Uno strumento di supporto decisionale sviluppati durante il progetto, lo European Retrofit Advisor, utilizza sistematicamente dati, fissando degli obiettivi, per generare una valutazione semplice ma dettagliata delle opzioni di retrofit. Questo include anche gli aspetti finanziari e l'impatto ambientale delle modifiche proposte; l'approccio è altamente scalabile e può essere applicato a qualsiasi edificio residenziale in qualsiasi paese europeo.
"Durante la costruzione tradizionale, la mancanza di informazioni sulla costruzione porta spesso ad errori compiuti, nuove condotte idriche e fognarie possono essere dimensionate male o gli angoli possono essere calcolati erroneamente. Questo fa sì che il processo di retrofit richieda più tempo, generi più rifiuti, aumenti notevolmente nei costi", dice Christina Claeson-Jonsson della NCC Construction, coordinatore scientifico del progetto E2ReBuild
In tutti i casi, l'installazione a posteriori effettuata dai partner E2ReBuild ha notevolmente migliorato l'efficienza energetica degli immobili, ha introdotto molte caratteristiche moderne e ha aggiunto di elementi di design per aumentare il comfort degli inquilini.
"La risposta da parte dei clienti è stato generalmente positivo(...L'accoglienza da imprese nel settore delle costruzioni è stato più misto. È un settore molto tradizionale, e vi è una certa resistenza al cambiamento", afferma Claeson-Jonsson.
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In pista per l'uso di energia sostenibile
Come ogni altro settore, le ferrovie hanno bisogno di usare l'energia in modo efficiente per ridurre le emissioni e risparmiare. Dato che i sistemi a rotaie sono molto complessi e i treni viaggiano da un paese all'altro con i mercati di energia diversi, è difficile per le imprese ferroviarie individuare le opportunità di risparmio energetico.
Per contribuire a migliorare la sostenibilità del trasporto ferroviario, il progetto MERLIN sta sviluppando due strumenti decisionali intelligenti: il primo fornisce un'analisi consumo energetico ferroviario in tempo reale e provvede al piano di acquisto di energia; l'altro aiuta a a delineare reti energicamente efficienti.
Per contribuire a migliorare la sostenibilità del trasporto ferroviario, il progetto MERLIN sta sviluppando due strumenti decisionali intelligenti: il primo fornisce un'analisi consumo energetico ferroviario in tempo reale e provvede al piano di acquisto di energia; l'altro aiuta a a delineare reti energicamente efficienti.
Il tool di analisi energetica valuta come i sistemi ferroviari usano l'energia in tempo reale in modo che una società sia in grado di raggiungere i suoi obiettivi energetici prefissati. Il software raccoglie i dati sul consumo di energia dei treni da unità di bordo, li invia via radio ad una unità di analisi a terra ogni 15 minuti e li confronta con i target. Se gli obiettivi sono stati mancati, il software informa l'attrezzatura di bordo, che poi decide come ridurre il consumo energetico.
Il secondo programma di decision-making suggerisce come risparmiare energia attraverso il design di rete durante l'aggiornamento o la pianificazione di nuove infrastrutture. Gli utenti inseriscono i loro dati, lo strumento li elabora e raccomanda funzioni ad alta efficienza energetica, tenendo conto del loro costo.
Un'altra parte del programma aiuta gli operatori ferroviari a scegliere i fornitori di energia, piuttosto che utilizzare sempre il fornitore predefinito scelto dagli operatori di rete. "Questo è consentito dalla legislazione sulla liberalizzazione dell'energia", dice Cataldo, "ma è difficile da fare senza gli strumenti giusti."
Franco Cataldo, coordinatore MERLIN alla Union des Industries Ferroviaires Européennes (UNIFE) in Belgio, dice che gli strumenti del progetto potrebbero ridurre il consumo di energia ferrovie fino al 10%, se attuati in pieno attraverso una rete. "MERLIN guarda a come i diversi aspetti del sistema ferroviario lavorano insieme", dice Cataldo.
Per supportare l'uso di energia ferroviaria integrata, MERLIN aiuta anche costruire gli standard tecnici e di business per l'industria ferroviaria. MERLIN vuole contribuire agli sforzi della Commissione elettrotecnica internazionale per sviluppare standard internazionali in materia di consumo energetico su rotaia. Sugli standard aziendali, Cataldo dice: "Se si sta salvando energia, è necessario condividere costi e benefici in modo equo. Proponiamo un modello che permetta ciò".
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GREENLION: auto elettriche ancora più efficienti e sostenibili
Le batterie agli ioni di litio (Li-ion) hanno scatenato l'attenzione dei produttori di veicoli elettrici già da quando vennero immesse per la prima volta sul mercato, negli anni 90. Tra i loro vantaggi: una carica breve e una capacità di immagazzinamento di energia superiore rispetto ad altri tipi di batterie ricaricabili. Queste batterie hanno quindi un vantaggio competitivo, ma i produttori devono ancora superare dei problemi come cortocircuiti e incendi occasionali - come può accadere a computer portatili e smartphone.
Greenlion sta affrontando tali difficoltà sviluppando nuovi componenti, tecnologie chimiche e processi di fabbricazione per la produzione di batterie Li-ion più affidabili, economiche e sostenibili. I tipici anodi a ioni di litio sono fatti di grafite, mentre i catodi utilizzano ossido di cobalto litio. Per l’elettrolita nel mezzo viene utilizzata una soluzione di sali di litio e solventi organici.
"Complessivamente, questi miglioramenti consentiranno una maggiore efficienza energetica e riduzione sostanziale dei costi, garantendo così reale competitività alle batterie Li-ion", spiega il coordinatore del progetto Iosu Cendoya della Spain Fundacion CIDETEC. Il progetto ha sviluppato un nuovo design modulare per ridurre il peso e rendere la gestione del calore più efficiente.
Le innovazioni avrebbero tagliato i costi del 15% per un intero pacchetto della batteria. Esse includono:
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materiali ecocompatibili che minimizzano l'uso chimico;
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processi innovativi (uso di impasti acquosi per produrre elettrodi), riducendo così i costi di produzione di elettrodi e l'inquinamento ambientale;
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nuove procedure di assemblaggio (taglio laser ad alta temperatura di pre-trattamento), per ridurre tempi e costi di fabbricazione delle celle;
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linee di montaggio automatizzate per aumentare la capacità produttiva e ridurre i costi;
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riduzione dei rifiuti - la struttura modulare e l'utilizzo di nuovi materiali permette di recuperare in modo sicuro materiali attivi e inattivi della batteria.
Greenlion, che si conclude nel mese di ottobre 2015, è in programma di sviluppare una gamma di innovazioni ecocompatibili che minimizzano i costi ei tempi di produzione per queste unità (celle) e metterli insieme come batterie per i veicoli elettrici, dice Cendoya.
I ricercatori hanno testato queste innovazioni con i partner del progetto Imerys (Timcal), WIFAG-Polytype Technologies, Manz Italia, Cegasa Internacional e Mondragon Assembly. I partner Volkswagen e Seat valuteranno il modulo finale assemblato, per vedere se soddisfa le specifiche richieste per i veicoli elettrici.
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Impianti fotovoltaici: sulla strada di una rivoluzione tecnologica
Il sole fornisce una fonte costante di energia e da anni è un'alternativa sostenibile alle fonti convenzionali di energia. Il Prof. Michael Grätzel ha modificato la composizione delle celle solari sensibilizzate con un colorante per aumentare in modo significativo la loro efficienza, anche per uso interno. Il suo risultato ha gettato le basi per i cambiamenti di paradigma che potrebbero rivoluzionare la tecnologia per gli impianti fotovoltaici.
La sfida è quella di aumentare la loro capacità di trasformare la luce solare in energia elettrica, rendendo i pannelli più economici da produrre. Celle solari convenzionali richiedono infatti silicio purissimo, un materiale costoso. Nelle celle solari sensibilizzate con colorante (DSC) che sta sviluppando il Prof. Grätzel, il silicio è sostituito da un colorante o pigmento colorato: come la luce tocca la cella, uno scambio di elettroni dalla tintura al substrato produce elettricità.
Quando sono stati sviluppati nel 1991, DSC ha un'efficienza di circa il 7%.Con MESOLIGHT, il Prof. Grätzel ha sostituito i componenti della tintura standard (rutenio e iodio) con cobalto e porfirina (un colorante la cui struttura ricorda quella della clorofilla). Le celle solari potrebbero imitare cosi la fotosintesi, facendo balzare il loro tasso di conversione di energia al 12%. Le loro prestazioni sono diventate paragonabili ai pannelli solari a base di silicio sul mercato.
Questo risultato, pubblicato nel 2011, ha aperto la porta ad altri progetti europei per migliorare ulteriormente gli impianti DSC, utilizzando "perovskiti" (materiali alogenuri metallici con una struttura cristallina di ossido di titanio minerale di calcio), spingendo la loro efficienza al 20%.
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Rinnovabili: Ue sulla strada giusta per gli obiettivi 2020
Con una quota del 15,3% di energia proveniente da fonti rinnovabili sul consumo finale lordo del 2013, l'Ue è sulla buona strada per centrare l'obiettivo del 20% entro il 2020. Questo è quanto emerge dalla relazione sui progressi compiuti nel settore delle rinnovabili presentata il 16 giugno dalla Commissione europea.
Si prevede che 25 stati membri raggiungeranno i propri obiettivi nazionali 2013/2014. Inoltre, 26 paesi dell'Ue hanno già centrato gli obiettivi 2011/2012. Dato che nei prossimi anni gli obiettivi intermedi diventeranno sempre più ambiziosi, alcuni stati potrebbero dover intensificare i propri sforzi al fine di rispettare gli impegni assunti. I dati dell’Italia sono in linea con quanto prospettato dalla Commissione: l’obiettivo relativo alla quota di risorse rinnovabili 2020 è del 17% e già nel 2013 il nostro paese lo aveva praticamente raggiunto con il 16,7%.
Secondo la relazione 2015 realizzata dalla Commissione sui progressi compiuti nel raggiungimento dell'obiettivo vincolante del 20% entro il 2020, nel 2014 sono state le biomasse ad assicurare la fetta maggiore di produzione di energia verde (47%), seguite da idroelettrico (17%), eolico (11%), biocarburanti (9%), solare (7%), pompe che estraggono calore (5%), biogas (4%), geotermico ed energia marina (1%).
E' la prova che "l'Europa crede nelle energie rinnovabili e che le energie rinnovabili fanno bene all'Europa", dichiara il commissario per l'Azione per il clima e l'energia Miguel Arias Canete. “L'Ue può vantare tre volte più energia rinnovabile pro capite che qualunque altra parte del mondo: ogni anno esportiamo energie rinnovabili per un valore di 35 miliardi di euro e più di un milione di persone che lavorano nel settore delle rinnovabili”.
Se in Europa l'eolico rappresenta l'11% della produzione, a livello globale si tratta di uno dei settori con la crescita più sostenuta: solo nel 2014 ha registrato investimenti complessivi per circa 100 miliardi di dollari. In Europa a fare da traino al settore sono Germania e Regno Unito, la cui produzione eolica è in grado di soddisfare il 10,2% della domanda elettrica europea, pari al fabbisogno di 73 milioni di famiglie.
In controtendenza l'Italia, che nel 2014 ha registrato 107,5 megawatt di nuova capacità installata, a fronte dei 437 MW del 2013. Lo scorso anno l'eolico italiano ha comunque generato ricadute economiche per più di 800 milioni di euro in termini di valore aggiunto e indotto, impiegato 3.400 lavoratori ed evitato 7,7 milioni di tonnellate di CO2.
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Passi in avanti per l'Unione energetica europea
Diversificare le fonti di approvvigionamento energetico, rafforzare la cooperazione fra le diverse regioni europee, incoraggiare gli investimenti infrastrutturali e fornire ai consumatori – sia privati che aziendali – energia sicura, sostenibile e a prezzi accessibili. Queste, le conclusioni adottate dal Consiglio Energia, riunito a Lussemburgo per fare il punto sull'implementazione della strategia per l'unione energetica.
"La cooperazione regionale è un passo importante per rafforzare la sicurezza energetica dell'Unione", che è poi una delle "principali priorità" del pacchetto, dichiara la ministra lituana dell'Economia Dana Reizniece-Ozola a margine della riunione. "Non ho mai visto un progetto così ampio ottenere tanto supporto in tempi così brevi", nota il commissario Ue per l'azione per il clima e l'energia Miguel Arias Canete. "Ora abbiamo la base per proporre piani d'azione entro fine anno", aggiunge.
C'è bisogno inoltre di "diversificare le fonti energetiche, i percorsi, le tratte e i fornitori". Questo richiederà "nuove infrastrutture, che possono essere realizzate attraverso il FEI", nell'ambito del Piano Juncker e l'individuazione di "nuovi partner nel Mediterraneo e in Asia centrale”. Quanto alla proposta sul miglioramento della governance, i ministri chiedono alla Commissione una de-brurocratizzazione del settore energetico, per vedere risultati in breve termine.
Fondamentale la strategia per il GNL: “sono in atto grandi cambiamenti”, con l'emergere di “nuovi attori importanti, come Stati Uniti e Australia, e nuove possibilità”, premette Canete. "Attualmente il 30% del GNL è venduto sul breve termine [...]abbiamo bisogno di una strategia per il GNL, che richiede investimenti in impianti e interconnessioni".
Cooperazione regionale è un'altra priorità per la Commissione e il Consiglio: "Lavoriamo insieme per passare da mercati nazionali a un mercato integrato", dichiara Canete, mostrandosi soddisfatto dei segnali arrivati dall'Ue e dagli stati membri, con la firma di tre accordi per l'integrazione dei mercati energetici:
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Il primo coinvolge 13 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Italia, Lussemburgo, Norvegia, Olanda, Repubblica Ceca, Polonia, Svezia e Svizzera hanno firmato una dichiarazione d'intenti per migliorare la cooperazione sulla sicurezza dell'approvvigionamento dell'energia elettrica. La dichiarazione fissa impegni politici per coordinare al meglio le politiche energetiche nazionali, usare meglio le reti esistenti e sviluppare le rinnovabili nei mercati nazionali;
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Parallelamente, Austria, Belgio, Francia, Germania, Lussemburgo e Olanda hanno siglato una seconda dichiarazione politica per promuovere la collaborazione in materia di scambi transfrontalieri di energia elettrica tra le regioni che hanno sottoscritto l'accordo;
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Infine, Estonia, Finlandia, Germania, Lettonia, Lituania, Polonia, Svezia e Norvegia (cui si aggiungerà la Danimarca) hanno siglato un protocollo d'intesa per rafforzare il piano d'interconnessione dei mercati energetici della regionale baltica, con l'intento di mettere fine all'isolamento energetico della regione e realizzare una piena integrazione dell'area con il mercato energetico dell'Unione europea.
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Una nuova ondata di energia eolica off-shore
L'Europa è il leader mondiale nella produzione di energia eolica off-shore. Il primo parco eolico off-shore è stato installato in Danimarca nel 1991 e, da allora, la quota di energia prodotta offshore è in costante aumento. La velocità del vento più forte rispetto a quelle disponibili sulla terra, ovvero il contributo offshore di energia eolica in termini di energia elettrica fornita è più alto.
Il posizionamento in alto mare di turbine eoliche off-shore ha diversi vantaggi: Venti forti e stabili e ridotto impatto visivo e acustico. Eppure la progettazione la realizzazione sono complicate: i costi per garantire la sicurezza, il minimo impatto ambientale e la produzione di energia competitiva sono sfide fondamentali.
Ma i parchi eolici offshore sono costosi. Nei modelli attuali, le piattaforme sono tipicamente fissate al fondo marino e il costo diventa proibitivo in acque profonde più 50 metri. Lo sviluppo di modelli numerici per l'analisi della stabilità, l'efficienza e la fattibilità delle turbine eoliche galleggianti e pensare al futuro della produzione di energia eolica off-shore è stato il mandato del progetto ICFLOAT.
La risposta sta nelle turbine galleggianti, ormeggiate sul fondo del mare su un supporto galleggiante. ICFLOAT si è proposta di colmare il divario di conoscenze che circonda le turbine galleggianti, utilizzando modelli computazionali per riprodurre l'effetto del mare sul movimento della turbina, e viceversa. Il progetto interessa corpi rigidi e deformabili, sommersi in aria e/o acqua. Il risultato è un framework open-source per calcolare queste interazioni reciproche.
Axelle Viré, destinatario di una delle borse Marie Curie intraeuropee dell'UE (IEF), ha sviluppato una nuova tecnica per modellare le interazioni fluido struttura. "Il modello fluidodinamico calcola il moto del fluido attraverso l'intero dominio, mentre il modello strutturale-dinamico calcola il moto della turbina eolica su una rete separata. Ho proposto un algoritmo di accoppiamento che soddisfa il principio di azione e reazione tra i due modelli, indipendentemente dalle risoluzioni maglia e l'ordine della rappresentazione delle forze in ciascun modello."
Il progetto è stato completato nel 2013, ma la ricerca di ICFLOAT continua a contribuire al conseguimento degli obiettivi a lungo termine di un mercato dell'energia sostenibile, sicuro e conveniente per l'Europa. Il lavoro può avere un impatto diretto su altri tipi di dispositivi di energia rinnovabile marine, come le turbine di marea, convertitori di energia delle onde e dispositivi di energia eolica presenti nell'aria.
La Commissione europea lancia la piattaforma S3P-Energy
S3P-Energy è la piattaforma che permetterà alle regioni dell’Unione di condividere le proprie conoscenze e le politiche di successo del settore energetico, lanciata dalla Commissione europea nell'ambito delle iniziative per la realizzazione dell'Unione energetica. L'iniziativa nasce dalla collaborazione tra la Direzione generale per la Politica regionale e urbana e il Centro Comune di Ricerca (CCR).
Il progetto, ha spiegato la commissaria per le Politiche regionali Corina Cretu, permetterà ai singoli paesi di ottimizzare al massimo i fondi europei per iniziative in materia di energia e ambiente. Il progetto è stato presentato a Bruxelles dal commissario per l’Istruzione e la cultura Tibor Navracsics: l'evento ha unito responsabili politici, funzionari pubblici, esperti di energia e ricercatori per discutere sui prossimi progressi per lo sviluppo del settore energetico.
Il programma è stato pensato per indirizzare le attività locali e regionali verso un’unica direzione che sia in linea con le politiche europee sull’energia. Tra le priorità del progetto ci sono la sostenibilità, la competitività delle regioni, la sicurezza dell’approvvigionamento energetico.
Come spiegato dalla Commissione nei giorni scorsi, "una rete europea dell'energia adeguatamente interconnessa potrebbe generare risparmi fino a 40 miliardi di euro l'anno per i consumatori”. Tra gli altri obiettivi il passaggio a un'economia a bassi livelli di CO2 e un utilizzo più diffuso delle fonti rinnovabili.
In un secondo momento verrà avviato un programma strategico per implementare ulteriormente la collaborazione e accelerare lo sviluppo e la diffusione delle tecnologie innovative nel settore energetico a livello europeo.
La commissaria Cretu ha dichiarato: "Per il periodo 2014-2020, più di 38 miliardi di euro saranno usati per finanziare la politica di coesione e saranno investiti nella realizzazione della strategia dell'Unione energia per aumentare la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio in tutti i settori.
Il finanziamento della politica di coesione offre molte opportunità, ma pone anche sfide importanti per le regioni in termini di attuazione di piani energetici cofinanziati dall'Unione europea".
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Energia elettrica da luce solare concentrata (CPV)
I pannelli solari sono ormai una costante sui tetti e nei campi di tutta Europa; si usano cellule a stato solido fotovoltaiche (PV) per convertire la luce solare direttamente in elettricità. Ma nonostante il miglioramento negli ultimi anni, le cellule catturano e convertono meno di un quarto della luce che cade su di esse.
Un tipo più recente di cellule multigiunzione, sviluppate dal progetto NACIR può catturare una gamma più ampia di lunghezze d'onda, che le rende più efficienti nel convertire la luce solare in energia elettrica. L'efficienza ora supera il 40%, quasi il doppio di celle fotovoltaiche tradizionali.
Un tipo più recente di cellule multigiunzione, sviluppate dal progetto NACIR può catturare una gamma più ampia di lunghezze d'onda, che le rende più efficienti nel convertire la luce solare in energia elettrica. L'efficienza ora supera il 40%, quasi il doppio di celle fotovoltaiche tradizionali.
"Abbiamo la possibilità di generare la stessa quantità di energia con la metà della superficie di raccolta utilizzato dai moduli convenzionali", spiega Gabriele Sala, dell'Istituto di Energia Solare presso l'Universidad Politécnica de Madrid. Sala è stato coordinatore del progetto finanziato dall'UE.
Uno degli obiettivi di NACIR è stato quello sviluppare due impianti dimostrativi in Nord Africa per provare la tecnologia in condizioni reali: un impianto da 30 kilowatt collegato alla rete elettrica in Marocco, ed un impianto di pompaggio dell'acqua di 40 kilowatt in Egitto.
Queste celle sono molto costose e sebbene abbiano efficienza raddoppiata, non possono ancora competere con la tecnologia fotovoltaica convenzionale. La risposta è quella di utilizzare la concentrazione ottica - lenti o specchi - per incanalare luce solare da una vasta area e incamerarla su una cella di pochi millimetri quadrati di superficie.
Lo svantaggio è che i moduli con l'ottica di concentrazione devono essere guidati per seguire la luce - maggiore è la concentrazione, più accurato deve essere il tracciamento.
Ad oggi non c'è ancora una grande attrattiva di investimento sui CPV. In tutto il mondo, ora si ha una base installata di 330 megawatt connessi alla rete - le più grandi stazioni sono degli impianti di 80 megawatt e 58 megawatt in Cina - ma PV convenzionale ha capacità molto più vasta ed è in rapida crescita.
Ad oggi non c'è ancora una grande attrattiva di investimento sui CPV. In tutto il mondo, ora si ha una base installata di 330 megawatt connessi alla rete - le più grandi stazioni sono degli impianti di 80 megawatt e 58 megawatt in Cina - ma PV convenzionale ha capacità molto più vasta ed è in rapida crescita.
La priorità ora è di spingere per ulteriori miglioramenti in termini di efficienza, che "è la chiave per ridurre i costi. Con una cella più efficiente si riduce il costo di tutto perché si ha un minor numero di metri quadrati di vetro e metallo. Il modo migliore per ridurre il costo è ridurre la quantità di materiali.", ha detto Sala.
Il team ha proposto un nuovo progetto nell'ambito di Horizon 2020 per migliorare ancora l'efficienza, con nuove celle a quattro giunzioni e ottiche di concentrazione più convenienti.
Il team ha proposto un nuovo progetto nell'ambito di Horizon 2020 per migliorare ancora l'efficienza, con nuove celle a quattro giunzioni e ottiche di concentrazione più convenienti.
Sito del progetto:
Come ridurre il livello di CO2 nel settore ferroviario
Nuove normative UE hanno fissato limiti più restrittivi per le emissioni di scarico provenienti da locomotive diesel. Il cambiamento serra i limiti per due tipi di sostanze inquinanti - particolato e di ossidi di azoto (NOx). Il primo può entrare nei polmoni e l'NOx può trasformarsi in smog reagendo alla luce del sole. Per persone affette da asma grave, il rischio di entrambi può significare pericolo di vita.
Per aiutare le aziende ferroviarie a far sì che rispettino le nuove regole, Cleaner-D ha testato sul campo nuove tecniche di filtraggio e nuovi motori in Germania, Francia e Italia. Il portavoce del progetto Jan Steinkohl dell'Union of the European Railwat Industry (UNIFE), in Belgio, ha detto. "Il modo più efficace per l'industria a raggiungere l'obiettivo è di accelerare la sostituzione delle locomotive diesel non conformi con quelli più recenti".
Il progetto, conclusosi a gennaio 2014, ha condotto esperimenti sul campo di tre locomotive esistenti. Un test ha coinvolto una locomotiva vecchia di 40 anni, per il trasporto merci con un prototipo di motore diesel sviluppato dal partner di progetto MTU Friedrichshafen, in Germania. Il motore è stato dotato di tecnologie di riduzione delle emissioni e collegato ad un filtro antiparticolato.
In un'altra prova sul campo, un motore prototipo sviluppato dal partner Caterpillar è stato integrato con successo in una nuova locomotiva diesel-elettrica, insieme ad un sistema di ricircolo dei gas di scarico e un filtro antiparticolato: questa locomotiva è stata testata in Italia da Trenitalia.
In parallelo, la società ferroviaria nazionale francese (SNCF), ha effettuato un test su una locomotiva da manovra, installando un sistema di filtro antiparticolato.
"Tagliare i livelli di emissioni con le attuali tecnologie tende a portare ad unità di propulsione più pesanti e più grandi - l'aumento del peso e potenzialmente il consumo di carburante", aggiunge Steinkohl. Tuttavia, "le prove hanno confermato che il taglio livelli di emissioni con le tecnologie attuali soddisfa i requisiti comunitari, ma la fattibilità tecnica ed economica di adeguamento deve essere attentamente valutata".
Tuttavia, i responsabili politici dovrebbero anche fornire incentivi per gli operatori ferroviari per sostituire i motori diesel più vecchi con i nuovi, locomotive merci pulite, aggiunge Steinkohl. Uno di questi incentivi potrebbe essere un sussidio per incoraggiare l'industria a rottamare e sostituire vecchie locomotive più inquinanti.
Sito del progetto:
Biologia quantistica: come sfruttare i quanti per l'energia
Le proprietà misteriose della meccanica quantistica stanno aiutando gli scienziati a capire come le piante possono fotosintetizzare energia in modo efficiente: tutto ciò potrebbe aiutare a progettare celle solari più efficienti. Infatti il campo emergente di ricerca della biologia quantistica studia quale ruolo gioca la meccanica quantistica nei sistemi biologici.
Fino a poco tempo fa, si pensava che gli effetti quantistici potevano essere osservati solo in un sistema in cui vi era la minima interferenza dall'ambiente, ad esempio un sistema che è stato raffreddato a zero assoluto per ridurre le vibrazioni termiche delle molecole. Il Dr. Yasser Omar dell'Università di Lisbona conduce il progetto PAPETS, che indaga su come gli effetti quantistici vengono mantenuti nelle piante, che sono sistemi complessi con molte interferenze ambientali.
ll Dr. Omar spiega che durante la prima parte della fotosintesi, l'energia luminosa del sole viene assorbita dalla pianta. Questa energia viene poi trasportata da molecola a molecola lungo la struttura biologica della pianta al cosiddetto centro di reazione, dopo di che viene trasformata in energia chimica.
L'efficienza di questo processo di trasferimento di energia è aiutato da un fenomeno quantistico noto come "principio di sovrapposizione", il che significa che l'energia è in grado di percorrere ogni via verso centro di reazione della pianta allo stesso tempo.
L'efficienza di questo processo di trasferimento di energia è aiutato da un fenomeno quantistico noto come "principio di sovrapposizione", il che significa che l'energia è in grado di percorrere ogni via verso centro di reazione della pianta allo stesso tempo.
Il team ha scoperto che gli effetti quantistici sono conservati nella fotosintesi proprio a causa delle vibrazioni naturali delle molecole nella pianta. Contrariamente alle aspettative, queste vibrazioni lavorano per migliorare gli effetti quantistici, invece che distruggerli.
Il Prof. Benedetta Mennucci dell'Università di Pisa, afferma che l'interesse intorno alla biologia quantistica sta crescendo: "Ora che abbiamo sviluppato metodi teorici più precisi e approcci computazionali efficienti, siamo in grado di verificare quali sono gli effetti della meccanica quantistica e come essi sono efficaci".
Prof. Mennucci conduce il progetto ENLIGHT, che sta lavorando per sviluppare un modello computerizzato di raccolta di luce che funziona a livello molecolare in piante, batteri e alghe. Ella ritiene inoltre che gli effetti quantistici potrebbero essere visti in altri sistemi biologici: "Abbiamo sviluppato il sistema per i processi che raccolgono la luce, ma può essere usato per studiare altri sistemi biologici".
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Elettricità a buon mercato e rinnovabile ovunque
La maggior parte dell'energia eolica proviene da turbine a 150 metri sopra il livello del suolo. A questa quota, i venti sono comunque deboli e intermittenti, con la maggior parte dei parchi eolici operanti a solo il 25-30% della loro capacità. Alcuni ricercatori finanziati dall'UE hanno sviluppato un prototipo di sistema di energia eolica che funziona a quote molto più alte, dove i venti sono più forti e più costanti.
Il sistema HAWE è un dirigibile galleggiante ancorato ad una stazione di terra con un cavo tether. Il modulo airborne - o ABM - ruota costantemente e viene tirato verso l'alto da una forza aerodinamica noto come "effetto Magnus". HAWE è una piattaforma ibrida con galleggiabilità e ascensore. Il cavo tether trasmette questa forza ad un generatore alla stazione di terra, dove viene convertita in energia elettrica.
Il sistema non dipende da alcun sito che si trovi in alta quota o su una zona costiera e può essere facilmente implementato in luoghi remoti, sia on che offshore - anche in acque profonde. Il concetto quindi evita le critiche estetiche spesso rivolte a turbine eoliche standard.
"Poiché il sistema funziona bene oltre 200 metri dal suolo, l'inquinamento visivo è minimo", aggiunge il coordinatore del progetto Nuno Fernandes da società high-tech Omnidea in Portogallo. "Inoltre, i costi di costruzione sono bassi in quanto non vi è alcuna necessità di acciaio e cemento."
"Poiché il sistema funziona bene oltre 200 metri dal suolo, l'inquinamento visivo è minimo", aggiunge il coordinatore del progetto Nuno Fernandes da società high-tech Omnidea in Portogallo. "Inoltre, i costi di costruzione sono bassi in quanto non vi è alcuna necessità di acciaio e cemento."
Materiali poco costosi e aerodinamici forniscono un'involucro forte, a tenuta di gas e può sopportare le pressioni di ogni ciclo operativo. Le caratteristiche principali includono un argano che opera ad una velocità di 6 m/s, oltre a un cavo multifunzionale in grado di sopportare le forze dell'ABM e capace di trasferire tensione e dati ad alta potenza.
Test intensivi effettuati su una base aerea hanno convalidato il prototipo e hanno fornito una solida base per lo scaling-up della tecnologia. E i costi di costruzione già bassi di HAWE dovrebbero scendere ulteriormente. Ora si vuole spingere HAWE al livello successivo, ovvero l'immissione sul mercato.
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Trasporti marittimi: motori più eco-friendly con switch a gas naturale
In un centro di ricerca a Copenaghen è stato sviluppato un motore nautico unico: alimentato sia gasolio che a gas naturale liquido, progettato per ridurre le emissioni di gas come biossido di carbonio e ossidi di azoto. Le sue prestazioni si differenziano poco dai motori diesel attuali, dicono gli scienziati di HELIOS.
La sfida più grande è stata quella di sviluppare componenti di nuovi materiali che dovevano essere sicuri e affidabili, dice Michael Johnsen Kryger, un ingegnere meccanico di MAN Diesel & Turbo: "Il gas è sotto pressione di circa 300 bar. E abbiamo un sistema a doppia parete costituito da un tubo interno e un tubo esterno: quest'ultimo è ventilato e stiamo monitorando il flusso e il gas quindi siamo in grado di vedere se ci sono perdite di gas nel sistema ".
"Abbiamo aumentato la nostra comprensione di come il gas naturale - che viene fornito in un alta pressione - viene acceso dal gasolio all'interno del motore. E questo, ci permette di ottimizzare i tempi e le modalità geometriche dei diversi iniettori in modo da accendere il gas nel modo più efficiente possibile."
Oltre 100 di questi motori sono già stati venduti ad armatori e alle loro flotte. Gli acquirenti sono convinti che, in un settore che viene continuamente sottoposto a sempre più severe normative ambientali, il loro investimento alla fine pagherà.
I ricercatori stanno ora andando avanti. La tecnologia per motori a gas naturale al 100% esiste, si dice, ma il mercato ha bisogno di adattarsi. Con circa il 99% delle flotte commerciali del mondo alimentati a gasolio, il potenziale di mercato di questi motori è pronto per essere sfruttato.
"Ora abbiamo bisogno di provvedere affinche' i sistemi di alimentazione e sistemi di bunkeraggio (stazioni di rifornimento di gas naturale altamente protette) siano disponibili in larga scala per LNG", afferma Lars R. Juliussen, coordinatore di HELIOS.
"Ora abbiamo bisogno di provvedere affinche' i sistemi di alimentazione e sistemi di bunkeraggio (stazioni di rifornimento di gas naturale altamente protette) siano disponibili in larga scala per LNG", afferma Lars R. Juliussen, coordinatore di HELIOS.
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L'UE accelera su shale gas e idrocarburi
L'Europa sta sempre più intensificando la ricerca di shale gas, e sta finanziando gruppi di ricercatori che stanno sviluppando tecniche per studiare le "shale rocks" utilizzando acceleratori di particelle. Il quadro dei progetti è finanziato con 12 milioni di euro, nell'ambito della ricerca su gas shale per Horizon 2020.
Paesi come la Polonia e il Regno Unito che si stanno già attrezzando per avviare la produzione, mentre la Francia ei Paesi Bassi hanno emesso una moratoria sullo sviluppo di gas shale.
La controversia principale circonda il "fracking", la tecnica utilizzata per recuperare il gas shale, in cui l'acqua e le sostanze chimiche vengono pompate da 3 km sottoterra ad alta pressione al fine di dividere la roccia nei pressi del sito di estrazione, rilasciando giacimenti di gas naturale.
Negli Stati Uniti, dove lo shale è diventato la principale fonte di gas, l'estrazione ha sollevato preoccupazioni circa la contaminazione delle acque ad alcuni siti e la reiniezione delle acque reflue potrebbe essere collegata ad attività sismica.
Così, ricercatori europei hanno unito le forze con le controparti degli Stati Uniti e in Canada per tutti e quattro i nuovi progetti di ricerca, incluso ShaleXenvironmenT, che mira ad esaminare le shale rocks su scala nanometrica, al fine di capire come il gas viene memorizzato al loro interno.
Così, ricercatori europei hanno unito le forze con le controparti degli Stati Uniti e in Canada per tutti e quattro i nuovi progetti di ricerca, incluso ShaleXenvironmenT, che mira ad esaminare le shale rocks su scala nanometrica, al fine di capire come il gas viene memorizzato al loro interno.
I ricercatori esaminano quindi campioni di rocce attraverso acceleratori di particelle, mantenendole ad una pressione di 1 Kbar, che rappresenta la pressione a 10 km sotto acqua. La ricerca identifica anche il livello di rischio di un'area di estrazione, in modo che gli operatori possano decidere se il sito sarà sicuro.
Uno dei modi più diffusi per verificare se lo shale gas ha influenzato l'ambiente è svolgere i cosiddetti test preventivi di base per definire i livelli di metano esatti presenti nell'acqua e nell'aria.
Se si dimostrasse sicuro, lo shale gas potrebbe fornire energia più conveniente per le imprese europee, rendendole competitive e contribuirebbe ad alleviare la dipendenza da fonti di energia che emettono gas serra. L'anno scorso, l'UE ha emanato raccomandazioni ai paesi che vogliono estrarre gas shale, che comprendeva segnalazione di linee di base. Si prevede di aspettare e vedere se queste raccomandazioni funzionino, prima di decidere se proporre regolamenti completi.
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Unione energetica europea: accordi e disaccordi
Il 19-20 marzo i leader dei 28 Stati membri discuteranno per la prima volta la proposta della Commissione europea per la creazione di un'unione di energia: sono previste discussioni accese sul tema.
La questione più controversa che i leader dovrebbero discutere nel tardo pomeriggio del 20 Marzo, è la proposta della Commissione di verificare i contratti che gli Stati membri sottoscrivono con i paesi terzi, non importa se intergovernativi o con aziende private. Quest'ultime stanno causando la spaccatura.
E' infatti fondamentale, al momento di negoziare un contratto, rimuovere diverse clausole che rendono impossibile la creazione di un vero e funzionamento del mercato dell'energia. Un esempio è il divieto di riesportazione, che frammenta praticamente il mercato comune.
Un'altra clausola è il "prendere o lasciare": la trasparenza sarà un grande passo per la costruzione di un mercato dell'energia funzionante. Ciò consentirà di aumentare il potere contrattuale degli Stati membri. Il problema è che al momento ci sono circa 300 contratti di fornitura di gas in vigore e circa un centinaio di loro sono stanziati per 20 o 30 anni e solo il 30-40. Questo farà ritardare l'effetto trasparenza a 20 anni (al massimo).
Un'altra clausola è il "prendere o lasciare": la trasparenza sarà un grande passo per la costruzione di un mercato dell'energia funzionante. Ciò consentirà di aumentare il potere contrattuale degli Stati membri. Il problema è che al momento ci sono circa 300 contratti di fornitura di gas in vigore e circa un centinaio di loro sono stanziati per 20 o 30 anni e solo il 30-40. Questo farà ritardare l'effetto trasparenza a 20 anni (al massimo).
Secondo Meglena Kuneva, vice primo ministro della Bulgaria, i paesi che hanno mercati più piccoli vogliono che i loro contratti siano esaminati dalla Commissione. La Bulgaria sostiene fermamente la Commissione a partecipare attivamente al controllo di tutti i tipi di contratti - sia privati che intergovernativi.
Si attendono dibattiti sulla questione durante il vertice. Secondo la Kuneva, la trasparenza creerà una reale concorrenza.
Parlando di sicurezza energetica del Sud-Est Europa, un gruppo di alto livello si è riunito per la prima volta a Sofia lo scorso 9 febbraio. Hanno preso parte Austria, Bulgaria, Croazia, Grecia, Ungheria, Italia, Romania, Slovenia e Slovacchia, nonché Maros Sefcovic e Miguel Arias Canete. L'obiettivo del gruppo è quello di creare una mappa delle infrastrutture mancanti, per accelerare la sua costruzione e per migliorare la sicurezza delle forniture di gas.
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Riflessioni sull'Unione energetica europea
“Oggi abbiamo posto le basi per un mercato dell’energia connesso, integrato e sicuro in Europa. Ora dobbiamo trasformare i nostri obiettivi in realtà. La strada che porta a un’autentica sicurezza dell’approvvigionamento energetico e un’effettiva tutela del clima inizia qui e ora”. Così il Commissario per l’Azione per il clima e l’energia Miguel Arias Cañete, insieme al vicepresidente Maros Sefcovic, ha commentato il lancio ufficiale dell’Unione Energetica targata UE, lo scorso 25 febbraio.
Questo è uno dei grandi obiettivi annunciati dalla nuova Commissione Juncker per i prossimi anni. Un traguardo reso ancora più impellente dalla situazione geopolitica alle porte dell’UE, caratterizzata dalla costante tensione attorno alle forniture di gas invernali provenienti da Est. L'UE è anche il primo importatore di energia al mondo e fà affidamento su fonti esterne ai suoi confini per il 53% del proprio fabbisogno, con un costo di circa 400 miliardi di euro all’anno. L’Unione dell’Energia nasce, quindi, per porre rimedio a tutto ciò.
Di seguito si riporta il link ad un articolo, dal sito euinside.eu, che tratta proprio di Unione energetica europea e delle possibili soluzioni per attuare una strategia concreta.
Come ammortizzare i costi energetici nei Data center
Quasi 50.000 ricerche di Google al secondo, 3 miliardi di utenti di Internet, 500 milioni di tweets al giorno - i centri dati che sostengono la nostra era dell'informazione utilizzano attualmente il 2% dell'energia in Europa. Si spera che combinando misure di efficienza energetica e fonti di energia rinnovabili, i data center possano ridurre il loro consumo di energia primaria del 30-40%.
"I data center sono molto aperti ad analizzare soluzioni energetiche, perché sanno che i costi aumenteranno in futuro." ha detto il dottor Jaume Salom, coordinatore di RenewIT, progetto che aiuta a prevedere quali tecniche di risparmio energetico attuare nelle imprese
Il progetto sta sviluppando strumenti che permettono alle infrastrutture IT di stimare l'impatto dell'utilizzo di misure di efficienza energetica e di fonti di energia rinnovabili ed è in fase di sperimentazione in otto Data Center europei.
Un sistema di raffreddamento, denominato "free cooling", potrebbe sostituire il sistema di raffreddamento del data center con l' aria esterna invernale: il metodo è già utilizzato nei grandi data center.
Le comunità potrebbero risparmiare, se l'acqua calda proveniente dal sistema di raffreddamento del data center, venisse introdotta nel sistema di riscaldamento locale: si tratta di una soluzione sviluppata da GreenDataNet, che indaga su come i data center urbani possono integrarsi con l'infrastruttura residenziale circostante.
Un'altra soluzione per risparmiare energia nei Data center è di sostituire uno o due grandi server per unità, con decine di piccoli server meno potenti (MicroServers): essi sono più flessibili rispetto a server più grandi e possono essere accesi e spenti come richiesto dal carico di lavoro, riducendo o aumentando il consumo di potenza se necessario. Progetti per questi sistemi sono già stati eleborati dal progetto CoolEmAll.
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Guidare più a lungo con batterie Li-air
Il team LABOHR ha progettato una batteria di nuova generazione che potrebbe alimentare una macchina elettrica per 500 km, invece degli attuali 150 km.
"Allo stato attuale, le migliori tecnologie sono batterie agli ioni di litio, ma sono un po limitate. Il contenuto energetico può essere aumentato fino al 50%, ma non più" spiega Stefano Passerini, professore all' Helmholtz-Institute di Ulm. Batterie di nuova generazione sono necessarie per rendere le auto elettriche più usabili." Proprio questo era il focus del progetto LABOHR, coordinato dal professore quando era con la tedesca Westfälische Wilhelms-Universität di Münster.
La prossima generazione in questione è la batteria al litio-aria (Li-air), che è sicura per l'ambiente e non richiede combustibili fossili: "C'è stato un bel po 'di lavoro su queste batterie negli ultimi anni, ma è stato limitato alla scienza fondamentale o a piccole cellule", osserva Elie Paillard, un ricercatore di LABOHR.
Il concetto usa elettroliti liquidi ionici ed elettrodi nanostrutturati: questi raccolgono ossigeno secco dall'aria durante lo scarico e fanno tornare l'ossigeno nell'atmosfera quando la batteria si ricarica. Questo design consente di evitare l'intasamento del catodo, un problema comune con batterie convenzionali.
LABOHR si è quindi focalizzata sul progettare il tutto in una batteria per veicoli elettrici ed ha studiato soluzioni a problemi tecnologici fondamentali, come la stabilizzazione dell'elettrodo litio-metallo e lo sviluppo di carboni porosi e catalizzatori per l'elettrodo dell'aria.
Il Prof. Passerini aggiunge: "Se siamo in grado di colmare il divario tra l'ingegneria e la chimica, sarà possibile fare una vettura di medie dimensioni come la Volkswagen Golf e che viaggi a 500 km con una sola carica." Anche la BMW è molto interessata e sta già finanziando attività collegate a LABOHR. Il progetto ha completato i lavori nel marzo 2014.
Nuovi rivestimenti contro i consumi per vecchi edifici
Circa la metà degli edifici in Europa sono stati costruiti prima del 1975. Molti nascondono una brutta realtà, come ha spiegato Emilio Pizzi, ingegnere architettonico al Politecnico di Milano: "Questi edifici sono stati costruiti in un momento in cui parametri energetici come l'efficienza, i consumi e le emissioni non erano una priorità assoluta. Quindi c'è una forte necessità di aggiornare le prestazioni termiche del patrimonio architettonico europeo ".
I ricercatori del progetto EASEE hanno sviluppato nuovi materiali isolanti di rivestimento delle facciate e delle cavità dei vecchi edifici per renderli più efficienti.
Karim Ghazi Wakili, un fisico con EMPA Research Institute, ha mostrato tre prototipi: "Il primo è costituito da un isolante formato principalmente da tre strati di fibre di poliestere. Essi dovrebbero avere il più alto isolamento termico. Il secondo ha solo uno strato di fibre di poliestere e due tessuti sui lati- L'ultimo materiale è il più economico ed il più spesso: esso contiene "perlite" ed ha molta conducibiltà termica.
I test si sono svolti al Politecnico di Milano. Le pareti interne di una camera sono state coperte di sensori e dotate dei tre prototipi di materiali isolanti.
"I sensori hanno misurano la temperatura, l'umidità e il flusso di calore in tre punti differenti; all'esterno dell'edificio, nelle cavità dei muri e sulla superficie interna delle pareti. Inoltre sono state misurate eventuali radiazioni e la velocità del vento. In questo modo siamo in grado di vedere le perdite di calore", ha spiegato l'Ing. Gabriele Masera.
"I sensori hanno misurano la temperatura, l'umidità e il flusso di calore in tre punti differenti; all'esterno dell'edificio, nelle cavità dei muri e sulla superficie interna delle pareti. Inoltre sono state misurate eventuali radiazioni e la velocità del vento. In questo modo siamo in grado di vedere le perdite di calore", ha spiegato l'Ing. Gabriele Masera.
I ricercatori ritiengono che il mercato sia ormai pronto per tali soluzioni, purché vengano vendute ad un prezzo competitivo: "Negli ultimi anni, abbiamo visto i dati che sembrano dimostrare che il mercato per la riconfigurazione di edifici esistenti è in aumento. Quindi siamo abbastanza ottimisti sulle prospettive di mercato per questi nuovi materiali isolanti ".
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Stampare cavi per aumentare l'efficienza energetica
I superconduttori sono materiali che possono efficacemente condurre elettricità, con perdite di potenza basse rispetto ai cavi in rame o alluminio tradizionali.
Tuttavia, i superconduttori disponibili in commercio hanno bisogno di temperature estremamente basse per lavorare in modo efficiente - meno 250 ° C - e sono costosi da mantenere. i nuovi superconduttori funzionano a temperature più elevate, ma sono fragili e quindi risulta difficile formare fili e cavi, limitando il loro uso da parte dell'industria.
Il progetto EUROTAPES ha sviluppato un metodo per produrre nastri superconduttori senza queste limitazioni. Il metodo utilizza una tecnica adattata da stampante ink-jet per fare nastri isolati e fili contenenti superconduttori che funzionano a temperature più elevate - utilizzabile a meno 180 ° C - in lunghezze adatte per uso commerciale.
Il progetto ha sviluppato due nuove tecniche per raggiungere questo obiettivo. Il primo è un processo di deposizione chimica per produrre i nastri. Il secondo è un modo per utilizzare nanocompositi - miscele di materiali nella gamma di 1 a un centinaio di nanometri (1 nanometro è un miliardesimo di metro) - come "inchiostro" per "stampare" i nastri superconduttori.
Il coordinatore del progetto Xavier Obradors afferma: "Con queste tecniche, i costi di produzione saranno molto inferiori rispetto ai metodi attuali." Il ricercatore sostiene che questi superconduttori potrebbero far diventare delle turbine eoliche due volte più produttive.
L'apertura di una ulteriore fonte di energia possibile potrebbe anche fornire magneti ad alto campo per la fusione nucleare: il settore medico ne potrebbe trarre vantaggio, sviluppando dei scanner a risonanza magnetica che usi forti campi magnetici e onde radio come alternativa a scanner X-ray.
Una parte fondamentale della tecnica prevede il controllo della struttura delle minuscole nanoparticelle di ossido e la stabilità del "inchiostro" realizzato con loro. E 'anche importante trovare la giusta combinazione di materiali superconduttori e non per le proprietà di cui i nastri hanno bisogno. Il progetto si concluderà nel mese di febbraio 2017.
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LED: la nuova illuminazione intelligente
I LED sono un tipo di illuminazione realizzata da più diodi emettitori di luce: essi convertono energia elettrica direttamente in particelle di luce ed emettono anche una vasta gamma di colori e non richiede tempo di riscaldamento. I sistemi SSL (Soldi State Lightning), di cui fanno parte i LED, possono cambiare il colore, intensità e anche la distribuzione delle loro fonti di luce in risposta all'ambiente circostante, utilizzando sensori per rilevare eventuali modifiche.
Il progetto SSL-erate mira ad accelerare l'adozione di SSL, promuovendo la condivisione delle conoscenze e l'innovazione nel settore e sviluppando sistemi di illuminazione "human-centric", che influenzano positivamente il nostro benessere fisico e psicologico. Questo può creare un collegamento a potenziali benefici per la salute. Ad esempio, esponendo gli occhi a più luce blu al mattino si taglia la produzione di melatonina, riducendo l'affaticamento durante il giorno.
Anche il risparmio energetico può essere aumentato ed essere efficiente quando le luci sono accese, a differenza delle lampade a gas di sodio attuali. Il progetto LITES finanziato dall'UE mira a fare questo usando le reti di sensori di movimento integrati in sistemi SSL.
Gli ultimi dati raccolti dal progetto suggeriscono che i sistemi SSL intelligenti possono risparmiare energia fino al 73% e possono fornire luce più luminosa e più bianca rispetto alle attuali lampade al sodio giallo, migliorando la visibilità e il colore di contrasto per i pedoni e gli altri utenti.
Sistemi SSL intelligenti vengono applicati anche a edifici e spazi pubblici, come musei e giardini zoologici: ILLUMINATE si interessa a cosa possono fare gli SSL in queste situazioni. Ad esempio il Municipio di Belfast in Irlanda del Nord - ha colto l'occasione di risparmiare non solo energia, ma ha anche progettato un sistema di illuminazione migliore e più flessibile.
Anche se i sistemi SSL utilizzano meno energia, questo non rappresenta l'intero costo di un sistema di illuminazione, dato che i LED ed i suoi controllori sono attualmente più costosi da acquistare ed installare, rispetto alle lampade al sodio. Tuttavia, con durata di funzionamento di 10 a 15 anni, molte nuove installazioni possono ammortizzare i costi in due o tre anni.
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Tecnologie promettenti per ridurre emissioni di CO2 dalle centrali elettriche
La cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica (CCS) ha il potenziale per aiutare l'Unione europea (UE) a tagliare in modo significativo le emissioni di gas a effetto serra. Il team di ricerca DECARBit ha sviluppato nuove tecnologie di pre-combustione, che potrebbero portare a significative riduzioni di CO2 dalle centrali elettriche a combustibili fossili entro il 2020 e ridurre i costi di cattura del carbonio.
Il team DECARBit si è focalizzato su quattro promettenti tecnologie pre-combustione, con l'obiettivo di dimostrare la fattibilità del progetto e di fornire dati precisi sulla loro analisi dei costi di cattura della CO2. I processi DECARBit più promettenti sono stati:
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Assorbimento Pressure Swing (PSA)
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Membrana Gas di Desorbimento (MGD)
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Bassa Temperatura di Separazione (LT)
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Separazione a Membrana ad Alta Temperatura (ITM).
"Questi processi di post-combustione richiedono alta intensità energetica. Le nuove tecnologie pre-combustione, invece, rimuovono il carbonio dal combustibile prima che la combustione produca idrogeno, che è molto più efficiente." - Marie Bysveen, Executive Vice Presidente SINTEF Energy Research, Norvegia.
Il risultato principale è che la tecnologia LT è stata la più economica, in grado di catturare CO2 a 19,5 € per tonnellata, ma seguito da vicino da PSA e MGD - rispettivamente a 25,1 €e 25,7 €. ITM raggiunto un costo di acquisizione di 29 €. La ricerca del team di progetto sosterrà ora la creazione di impianti CCS su larga scala, contribuendo a raggiungere l'obiettivo UE del 2020 per ridurre le emissioni di gas serra del 30%.
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Fabbriche ad alta efficienza energetica con macchine "ad acqua"
Le fabbriche di oggi e gli impianti di trasformazione possono essere miracoli di ingegneria: molte di esse si basano su attuatori. Queste macchine possono consumare grandi quantità di combustibile e sono costose da gestire, ma un progetto UE ha trovato un modo per rendere il risparmio sia energetico che economico attraverso lo sviluppo di attuatori idraulici rivoluzionari.
Il progetto, denominato HYDRACTDEM, ha dimostrato l'efficienza acquisita con la produzione in fabbrica di birra, prodotti lattiero-caseari e di industrie farmaceutiche: tutte e tre sono industrie che utilizzano questi motori, dove operarano valvole che aprirono e chiudono i tubi dove scorrono liquidi.
I ricercatori hanno scoperto che gli attuatori a base d'acqua non solo offrirebbero un risparmio di energia e delle emissioni di carbonio - fino al 65% in meno - ma sarebbero anche più pulite, in quanto hanno meno probabilità di perdite. In un anno si perde tra 30-50% di aria negli attuatori pneumatici , il che significa non solo che viene perduta efficienza, ma sono perse anche le parti che falliscono nel sistema, come le valvole.
Il progetto è specificamente rivolto a industrie con rigorosi requisiti igienici, che utilizzano attuatori pneumatici ad aria compressa. I ricercatori HYDRACTDEM hanno testato alternative idrauliche con diversi tipi di valvole, per far fronte alle diverse forze e modalità operative.
"Questa ricerca è un importante passo avanti tecnologico e potrebbe aiutare le industrie in Europa di risparmiare fondi e di energia", spiega Mark Fairhurst, coordinatore del progetto e direttore tecnico di VirtualPiE Limited, una società britannica specializzata nella progettazione.
"Questa ricerca è un importante passo avanti tecnologico e potrebbe aiutare le industrie in Europa di risparmiare fondi e di energia", spiega Mark Fairhurst, coordinatore del progetto e direttore tecnico di VirtualPiE Limited, una società britannica specializzata nella progettazione.
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LIMA: per un fotovoltaico più efficiente
La ricerca e sviluppo rimane vivace nel progetto spagnolo LIMA. Il progetto dimostra che la Spagna continua a beneficiare del forte sviluppo delle infrastrutture nel Paese negli ultimi 20 anni. La ricerca dietro il progetto è incentrata sulla minimizzazione dei costi di produzione, massimizzando l'efficienza dei dispositivi fotovoltaici utilizzando nuovi metodi.
Il progetto ha avuto l'obiettivo di migliorare l'interazione della luce con la materia: per fare questo, il team di ricerca ha preso ispirazione da progressi in altri settori, come la microelettronica. "Nel primo anno del progetto abbiamo avuto un rendimento delle celle solari al silicio del 18%. Con il tempo che il progetto si è concluso, questa cifra era pari al 10% ", spiega il coordinatore del progetto, Guillermo Sanchez presso l'Universidad Politécnica de Valencia.
Il consorzio internazionale ha incontrato poi esperti nel campo del fotovoltaico che lavorano insieme con l'industria per sviluppare dispositivi fotovoltaici innovativi. Questi dispositivi incorporano plasmonica (che sono onde elettroniche che si verificano all'interno e sulla superficie di metalli), e punti quantici (che sono minuscoli cristalli di silicio in grado di assorbire la luce UV e la ri-emettono come luce infrarossa).
Il professor Gavin Conibeer della Scuola di fotovoltaico e le energie rinnovabili Ingegneria Energetica presso l'Università del New South Wales, in Australia è stato uno dei partner del consorzio internazionale: "Il lavoro svolto ha portato a tre collaborazioni in corso e diversi scambi di personale e degli studenti, ed ha anche portato a successo in una proposta di finanziamento a seguito della Renewable Energy Agency australiana per ulteriori lavori in materia di silicio e nano-particelle.
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Nuove fonti di energia dalla scissione dell'acqua
Nuove tecniche per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno stanno aumentando le speranze di una fonte di energia a basso costo pulita in grado di alimentare tutto, dalla fiamma ossidrica per fornitura di energia elettrica di una città.
Nuove tecniche per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno stanno aumentando le speranze di una fonte di energia a basso costo pulita in grado di alimentare tutto, dalla fiamma ossidrica per fornitura di energia elettrica di una città.
I ricercatori sul progetto SafeFlame utilizzano reti elettriche standard per scindere l'acqua in gas di ossigeno e di idrogeno; ricombinandoli sulla punta di una fiamma ossidrica si ottiene una fiamma. Il dispositivo SafeFlame è circa 20 volte più economico e più sicuro dell'usare una combinazione di ossigeno e gas acetilene, presentando costi assicurativi più bassi in quanto il rischio di esplosione è eliminato. La tecnologia potrebbe essere applicata a una vasta gamma di applicazioni che utilizzano fiamme, in settori diversi come l'aria condizionata, componenti automobilistici, lavorazione del vetro, reti ferroviarie e navi ecc.
Mentre SafeFlame usa l'elettrolisi per scindere l'acqua per creare una fiamma, altri progetti mirano a imitare il processo di fotosintesi e di usare la luce per dividere l'acqua: l'obiettivo della fotosintesi artificiale è quello di convertire in modo efficiente l'energia del sole in energia chimica e conservarla come combustibile. Per capire come ottimizzare il processo, i ricercatori H2OSPLIT hanno usato la modellazione computerizzata complessa per simulare il comportamento degli atomi e degli elettroni. Il progetto è stato completato nel 2013 ed i loro risultati preliminari sono stati pubblicati nei Proceedings della National Academy of Sciences.
Il progetto PhotoCatMOF si sta occupando come materiali per struttura metallo-organici possano contribuire a generare idrogeno dall'acqua. Questi luce cattura materiali che promuovono la reazione chimica di scissione dell'acqua in idrogeno ed ossigeno; i ricercatori sostengono che la prossima sfida sarà quella di migliorare le prestazioni dei loro materiali per produrre un un tasso maggiore di idrogeno generazione.
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Le nuove frontiere delle batterie per automobili: ibrida + elettrica.
Sistemi di controllo intelligenti e batterie combinate potrebbero contribuire a rassicurare gli automobilisti che possiedono un'auto elettrica. I ricercatori hanno trovato un modo per combinare la ricarica rapida delle batterie utilizzate in auto ibride, con batterie a lunga durata dei veicoli completamente elettrici.
Il progetto SuperLib finanziato dall'UE ha sviluppato un modo per "switchare" in modo intelligente la carica tra i due tipi di batterie, e hanno condotto simulazioni che dimostrano che la tecnologia potrebbe ampliare la gamma di auto elettriche fino a un sesto.
"Al momento si possono usare per un veicolo elettrico completo forse l' 80% dell'energia immagazzinata, e vogliamo estendere questo al 90%, il 95% dalla combinazione delle parti ad alta energia e ad alta potenza" - Dr. Volker Hennige della società di ingegneria AVL, coordinatore del progetto.
Mentre la batteria elettrica immagazzina grandi quantità di energia, il potere ibrido consente una ricarica più veloce: questo permette un migliore recupero dell'energia cinetica per una maggiore gamma di guida e prolunga la durata della batteria elettrica. Il gruppo ha completato l'implementazione hardware della nuova batteria e lavorerà con Fiat e Volvo per integrare tutto ciò in un veicolo elettrico commerciale.
Anche il progetto NECOBAUT sta lavorando sulle batterie per macchine, cercando di incorporare nanomateriali avanzati. Sulla base della reazione del metallo con l'aria, la tecnica potrebbe teoricamente consentire una batteria per immagazzinare otto volte più energia rispetto alle batterie tradizionali, anche se questo non è stato dimostrato nei test reali quanto il disegno è stato sperimentato nel 1980.
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EUROfusion: il piano per trasformare l'energia da fusione europea in realtà
Istituti di ricerca di fusione nucleare europei si sono riuniti a Bruxelles in occasione della firma di una sovvenzione tra l'UE e il consorzio EUROfusion che aiuterà a mantenere il vantaggio per l'Europa nel campo della ricerca sull'energia da fusione.
Dal 2014 al 2018, la ricerca sarà finanziata attraverso il programma di ricerca energetica per la fusione nucleare Euratom Horizon 2020, che mira a fornire elettricità generata dalla fusione alla rete entro il 2050. La fusione nucleare utilizza la stessa energia che alimenta il sole - atomi di idrogeno riscaldati a milioni di gradi Celsius in modo che si fondino insieme in elio, generando energia nel processo.
"Siamo all'inizio di un nuovo emozionante viaggio con il lancio di EUROfusion. La fusione ha il potenziale per diventare una fonte di energia affidabile, sicura e sostenibile. Il lancio di questo programma mostra come se si uniscono le forze nella ricerca,l'Europa ne beneficia". -Günther H. Oettinger, vice-presidente responsabile per l'energia
La fusione potrebbe essere in grado di soddisfare gran parte del fabbisogno energetico del mondo, in un modo economicamente efficace. A differenza della fissione nucleare, che alimenta i reattori nucleari utilizzati oggi, la fusione non produrrà rifiuti radioattivi e non sarà soggetta agli stessi problemi di sicurezza.
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Smart cars: pronta la prima auto eolica
Si apre una nuova frontiera per la mobilità: è' stata creata la prima auto a energia eolica. Descritta sulla rivista Nature Communications, è stata sperimentata in Corea ed è alimentata da un generatore che, con un meccanismo interno che imita il movimento di una bandiera, converte il vento in energia sfruttando il trasferimento di cariche elettriche fra materiali diversi (energia triboelettrica).
Montato sul tetto di un'auto, il generatore ha superato i primi test: è riuscito a produrre una quantità di energia pari a 0,86 megaWatt. L'esperimento è il risultato della collaborazione coordinata da Jong-Jin Park, della Chonnam National University di Gwangiu e del Centro ricerche della Samsung.
Trasformare l'aria in energia è un meccanismo molto semplice ed economico: una "bandierina" ottenuta da un materiale flessibile simile a una stoffa, viene rivestita da uno sottile strato metallico. Agitata dal vento, la bandiera urta contro una superficie rigida, fatta di un altro tipo di metallo: è questo movimento, attraverso lo strofinio, a provocare il trasferimento di cariche elettriche.
Il meccanismo è lo stesso osservato quando un materiale come l'ambra si carica elettricamente, ma finora non era considerato efficiente. Grazie ai materiali introdotti dal gruppo coreano, però, la situazione è cambiata e le auto a energia eolica potranno diventare più realistiche.
Efficienza energetica alla guida
Sei partner provenienti da Germania, Francia, Austria e Spagna hanno ridotto il consumo di veicoli elettrici con un nuovo sistema di gestione dell'energia e il recupero intelligente. Essi hanno collaborato con il team Opener, che ha sviluppato nuove funzioni ed assemblato meglio componenti e sistemi, permettendo una guida smart e green-friendly: fino al 30% di energia può essere salvato senza perdere molto
tempo sulla strada.
Ingegneri e ricercatori hanno lavorato per migliorare il powertrain elettrico, il sistema di frenata rigenerativa, il sistema di navigazione e sensori surround. Ad esempio, la funzione "Eco-Routing" considera le esigenze specifiche di un veicolo elettrico per il calcolo del percorso più efficiente dell'energia. Il cruise control adattivo garantisce un semi-automatico stile di guida economica, basandosi su sistemi radar. La comunicazione Car-to-Infrastructure fornisce informazioni sullo stato del semaforo.
"I nostri risultati sono importanti per il futuro di tutti i veicoli elettrici compresi gli ibridi ed aiuteranno a sbloccare il mercato", spiega il Dr. Kosmas Knödler, il coordinatore del progetto Opener.
Con tre anni di intensa collaborazione e 4,4 milioni di € di investiti dell'UE finora, si mira ad avere 8-9 milioni di veicoli elettrici su strada entro il 2020.
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Pellicole super-sottili e produttrici di elettricità
L'Ue sta finanziando il progetto PIEZOVOLUME, incentrato su una più rapida produzione di materiale piezoelettrico. Fino a 100 volte più sottili di un pezzo di carta, queste pellicole "piezoelettriche" hanno la straordinaria capacità di generare elettricità quando vengono schiacciate: tradotto dal greco, infatti il termine significa "elettricità a pressione."
I film sottili sono una componente essenziale in campo medico, delle comunicazioni, e aerospaziale: nonostante questo all'Europa è mancata la capacità di produrli in serie su scala industriale. "Con la produzione di massa di film piezoelettrici, possiamo assicurare che tutta una serie di dispositivi elettronici diventeranno più intelligenti di quello che sono adesso", dice il coordinatore PIEZOVOLUME Frode Tyholdt dell'organizzazione di ricerca norvegese SINTEF.
Tyholdt osserva che una gamma infinita di dispositivi potranno diventare più piccoli, utilizzare meno potenza ed avere prestazioni migliori.
Anche se suonano futuristici, i materiali piezoelettrici non sono una novità recente: vengono già utilizzati da imbarcazioni, anche in mestieri di pesca per trovare banchi di pesci.
Affinchè i materiali piezoelettrici siano in grado di generare elettricità , i sistemi elettrici in futuro potrebbero generare elettricità propria, attraverso la raccolta di vibrazioni vicine: questo sarebbe l'ideale per attrezzature o macchine per la quale è difficile cambiare le batterie o situate in località remote.
Affinchè i materiali piezoelettrici siano in grado di generare elettricità , i sistemi elettrici in futuro potrebbero generare elettricità propria, attraverso la raccolta di vibrazioni vicine: questo sarebbe l'ideale per attrezzature o macchine per la quale è difficile cambiare le batterie o situate in località remote.
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Escherichia coli: una fonte di gas propano
Ricercatori inglesi stanno cercando un modo per modificare i geni del batterio dell' Escherichia coli per produrre gas propano che può alimentare le auto e riscaldare abitazioni, con un processo di energia rinnovabile. Il propano, che costituisce la componente massa di gas naturale liquefatto (GPL), in precedenza era stata solo prodotta da combustibili fossili.
Un team di scienziati dell'Imperial College di Londra ha dimostrato con successo che si può ottenere questo gas dal glucosio utilizzando una versione geneticamente modificata dell' E. coli: durante il trattamento gli scienziati hanno introdotto un gruppo di enzimi (tioesterasi) nel batterio, per mutare l'acido grasso in propano.
Il nuovo lavoro ha prodotto solo piccole quantità di propano, ma è un prototipo che potrebbe essere prodotto senza la necessità delle consuete fonti di produzione - la raffinazione del petrolio e lavorazione del gas naturale.
Il team ha scelto il propano rispetto ad altri combustibili per via del suo stato liquido, rendendolo più facile da trasportare, in modo che impieghi meno energia di quella che serve per liquefare l'idrogeno, che è stato proposto come un'altra fonte di energia verde.
Gli scienziati sono infatti d'accordo nell'affermare che i combustibili fossili sono una risorsa in via d'esaurimento e dato che la popolazione mondiale è in continua crescita, si devono trovare nuovi modi per soddisfare le crescenti richieste di energia. Una sfida notevole se si considera anche che le nuove energie dovranno essere rinnovabili, a basso costo ed economicamente sostenibili.
Gli scienziati sono infatti d'accordo nell'affermare che i combustibili fossili sono una risorsa in via d'esaurimento e dato che la popolazione mondiale è in continua crescita, si devono trovare nuovi modi per soddisfare le crescenti richieste di energia. Una sfida notevole se si considera anche che le nuove energie dovranno essere rinnovabili, a basso costo ed economicamente sostenibili.
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Nuove normative comunitarie per contatori smart
Una delle innovazioni che nei prossimi anni dovrebbe aiutare l'Europa a ridurre il suo consumo di energia e le emissioni è il contatore smart, che mostra esattamente come è in uso il gas e l'elettricità in tempo reale. Vari contatori intelligenti sono stati prodotti negli ultimi anni, ma l'introduzione diffusa sul mercato è stata bloccata dalla mancanza di standard aperti ampiamente accettati per garantire l'interoperabilità dei sistemi e dispositivi.
Ora, grazie a OPEN METER, norme comuni sono state concordate da tutti i partecipanti chiave quali fornitori di servizi, produttori di contatori, istituti di ricerca e organizzazioni di standardizzazione, aprendo la strada per l'implementazione di successo di contatori intelligenti: tutto questo significa che si avranno le basi per un mercato competitivo dello smart metering.
Al cuore del progetto vi è il principio dello standard aperto: "Stiamo costruendo l'infrastruttura di telecomunicazioni a servizio di contatori intelligenti e smart grid, e non possiamo farlo in base a soluzioni proprietarie, che ostacolano l'innovazione: uno standard aperto rimuoverà la barriera più importante per il rollout di massa degli Smart Meter" ha detto Nicolás Arcauz, coordinatore del progetto.
Informando i consumatori, i contatori intelligenti potranno quindi dare loro un maggiore controllo sul consumo di energiae apriranno la porte a nuove tecnologie di risparmio energetico
Il consorzio stima il mercato europeo totale di contatori intelligenti a circa 11 miliardi di € e con le tecnologie promosse da OPEN METER, quest' ultime rappresenteranno il 70-80% di questa cifra. Facendo delle previsioni, entro il 2020 più di 100 milioni di contatori risaliranno a OPEN METER.
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MERMAID: come utilizzare l'oceano in modo ottimale
Matrici di turbine eoliche, allevamenti ittici e porti marittimi: tutto questo ed altro ancora sarà combinato in giganteschi impianti offshore con l'obiettivo di alleviare la pressione sulle coste affollate e accedere ad alcuni dei potenziali inutilizzati degli oceani d'Europa.
Studi pilota infatti sono già in corso per questi servizi in grado di produrre in modo sostenibile cibo ed energia, come la combinazione delle onde, dell'eolica, del solare e della termica con allevamenti ittici e piantagioni di alghe.
Studi pilota infatti sono già in corso per questi servizi in grado di produrre in modo sostenibile cibo ed energia, come la combinazione delle onde, dell'eolica, del solare e della termica con allevamenti ittici e piantagioni di alghe.
Il progetto MERMAID utilizza quattro siti pilota, per sviluppare le tecniche di cui ha bisogno per costruire piattaforme di granid dimensioni prima della fine del 2015, ubicate:
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nel Mare del Nord,vicino all'Olanda;
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nel Mar Baltico, vicino la Danimarca;
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nell'Oceano Atlantic, vicino la Spagna;
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nel Mediterraneo, vicino l'Italia.
"Dovremo sviluppare nuovi concetti di design innovativi per le piattaforme off-shore per affrontare le diverse condizioni fisiche dei fondali - da quelli più profondi a quelli meno" ha detto il prof Damgaard.
Ad esempio, complessi larghi circa 10 km per 10 km - la dimensione della città di Barcellona - unirebbero l'allevamento di pesce con grandi parchi eolici. L'idea è che, piuttosto che costruire nuove piattaforme, il progetto potrebbe combinare strutture esistenti.
Ad esempio, complessi larghi circa 10 km per 10 km - la dimensione della città di Barcellona - unirebbero l'allevamento di pesce con grandi parchi eolici. L'idea è che, piuttosto che costruire nuove piattaforme, il progetto potrebbe combinare strutture esistenti.
Anche Il progetto TROPOS, che si conclude nel 2015, sta sviluppando un progetto per piattaforme in acque profonde.
Queste potrebbero includere parchi eolici, porti marittimi, o "isole di piacere" che potrebbero generare la propria energia per alberghi e attività, servizi di osservazione subacquea ecc. : questo contribuirà a rafforzare l'industria turistica europea, creando queste piattaforme a 2 km dalla riva in aree come Creta e le isole Canarie, dove il turismo latita.
Queste potrebbero includere parchi eolici, porti marittimi, o "isole di piacere" che potrebbero generare la propria energia per alberghi e attività, servizi di osservazione subacquea ecc. : questo contribuirà a rafforzare l'industria turistica europea, creando queste piattaforme a 2 km dalla riva in aree come Creta e le isole Canarie, dove il turismo latita.
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SOLAR-JET: dalla luce del sole a carburante per aerei
Un progetto di ricerca finanziato dall'UE denominato SOLAR-JET ha prodotto il primo carburante "solare" al mondo, ottenendo il composto da acqua e anidride carbonica (CO2), una tecnologia promettente per una maggiore sicurezza energetica e che può trasformare i gas serra in una risorsa utile. Trovare nuove fonti sostenibili di energia è infatti una priorità nell'ambito di "Horizon 2020".
I ricercatori hanno per la prima volta dimostrato con successo l'intera catena di produzione di kerosene da fonti rinnovabili, utilizzando la luce concentrata come fonte di energia ad alta temperatura.
Il progetto è ancora in fase sperimentale; tuttavia i risultati fanno sperare che in futuro eventuali idrocarburi liquidi potrebbero essere prodotti dalla luce del sole, anidride carbonica e acqua.
In una prima fase concentrata, la luce - simulando il sole - è stata utilizzata per convertire CO2 e acqua in gas di sintesi (syngas) in un reattore solare ad alta temperatura contenente materiali a base di ossido di metallo sviluppate al Politecnico federale di Zurigo. Il syngas (una miscela di idrogeno e monossido di carbonio) è stato poi convertito in kerosene da Shell utilizzando il processo stabilito "Fischer-Tropsch".
La produzione di gas di sintesi attraverso la radiazione solare concentrata è ancora in una fase iniziale di sviluppo ma l'elaborazione di syngas a kerosene viene già distribuito dalle aziende e nella prossima fase del progetto, si stima che i partner ottimizzeranno il reattore solare e valutaranno se la tecnologia funzionerà sul mercato.
Link al video e al sito del progetto:
L’UE punta a rafforzare la sicurezza energetica
L’UE ha proposto alcune misure per garantire la sicurezza delle forniture energetiche alla luce della crisi ucraina. Oltre metà del rifornimento energetico europeo proviene infatti da Russia e Ucraina, territorio in cui transita il gas.
Le forniture di gas sono particolarmente vulnerabili: esso viene trasmesso mediante gasdotti. Ciò significa che, in caso di necessità, vi sono ben poche possibilità di cambiare le fonti e rotte di approvvigionamento.
Per garantire un approvvigionamento costante nel prossimo inverno, l'UE ha proposto di eseguire una serie test per simulare un'interruzione di tramissione di gas e studiare la reazione del sistema energetico. Ciò contribuirà a sviluppare piani di emergenza e soluzioni di sicurezza da attuare in caso di problemi.
Le strategie da mettere in atto sono:
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individuare più paesi da cui importare energia;
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risparmiare energia e migliorare le infrastrutture per renderne più facile il consumo;
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sfruttare le risorse energetiche interne.
Link articolo e comunicato stampa:
Economia blu: il mare come fonte di crescita sostenibile
L’UE ha presentato un piano d’azione per utilizzare in maniera più efficace le risorse dei nostri mari.
Con due terzi del pianeta coperto dalle acque, le risorse marine sono una preziosa fonte di alimenti, medicine ed energia: ora potrebbe anche contribuire alla crescita sostenibile.
Il piano d’azione mira a creare:
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una mappa digitale dell'intero fondale marino d'Europa entro il 2020. Il 30% di questo fondale non è ancora stato esplorato e i relativi dati sono gestiti da organizzazioni diverse;
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un portale online entro il 2016. Ciò consentirà di condividere i dati e i risultati dei progetti di ricerca;
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un forum destinato al mondo della scienza e delle imprese, che coinvolga settore privato, scienziati e ONG per plasmare l'economia blu del futuro e condividere idee.
Facendo delle previsioni, l'energia eolica offshore dovrebbe creare 131 000 posti di lavoro entro il 2020. Attualmente sono oltre 5 milioni le persone che lavorano in settori marini: dal turismo alla pesca, ai trasporti e alla biotecnologia marina
Tra il 2007 e il 2013, l’UE ha stanziato in media 350 milioni di euro l’anno per la ricerca marina.
Il programma europeo per la ricerca e l'innovazione "Horizon 2020" dispone (solo per il periodo 2014-2015) di una dotazione di 145 milioni di euro per la crescita marina.
Mentre si sviluppano le opportunità di crescita, occorre anche tutelare i mari nel presente: ad esempio monitorando l'attività dei mari, per misurare l’impatto ambientale dell’economia blu.
Per saperne di più: