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Tecnologia green/ Maxi eolico, accumulo in miniera, idrogeno col sole

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Prosegue senza sosta l’evoluzione della tecnologia green. La Cina presenta un generatre eolico alto 170 metri, di gran lunga il più alto del mondo. Dall’Austria arriva l’idea di stoccare energia sfruttando la forza di gravità di una peso che all’occorrenza viene fatto precipitare nel pozzo di una miniera dismessa. Infine, scienziati cinesi dicono di aver messo a puto un piccolo dispositivo i grado di ricavare direttamente energia dalla luce, in una sorta di fotosintesi clorofilliana artificiale.

Arriva la turbina eolica off shore da oltre 18 MW

La turbina eolica svilppara in Cina è alta come un edificio di 70 piani e spazza un’area di 12,3 campi NFL standard ogni rotazione, con gigantesche pale da 140 metri. Il MySE 18.X-28X sarà la più grande turbina eolica mai costruita.

Poche settimane fa era stata presentata la nuova H260-18MW di CSSC da 18 Megawatt, con pale di 128 metri, turbina che aveva battuto il record del gigante eolico offshore MySE 16.0-242 di MingYang. MingYang ora reagisce promettendo di spingersi “oltre la soglia dei 18 MW“, con un’area spazzata di 66.052 mq.

MingYang afferma inoltre che la nuova turbina gestirà “le condizioni oceaniche più estreme“, inclusi i tifoni di livello 17 con velocità del vento superiori a 56,1 m/s (202 km/h). Data una velocità media del vento di 8,5 m/s (30,6 km/h), MingYang prevede di produrre 80 GWh di energia all’anno, “sufficienti per rifornire 96.000 residenti“.

Dove arriverà la corsa al gigantismo eolico?

Restano però molte incognite. Qual è il limite massimo di dimensioni in relazione alla resistenza dei materiali e alle problematiche di produzione, trasporto e montaggio? Quale sarà la vita media di generatori così sfidanti? Con quali costi di manutenzione?  Quali vantaggi economici garantiranno nel lungo periodo?

Miniere in disuso, un’idea per l’accumulo di energia

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Tecnologia green: i dislivelli delle miniere in disuso possono servire all’accumulo di energia
In tutto il mondo si contano milioni di miniere in disuso. Una volta che una miniera ha esaurito il suo minerale resta solo un buco profondo fino a mille metri e più, completamente inutilizzato e inutilizzabile. A meno che non si trasformi in  una batteria gravitazionale che rilascia elettricità lasciando cadere un peso. Quell’elettricità può quindi essere utilizzata nei momenti in cui le richieste sulla rete municipale sono elevate. Mentre  quando c’è un eccesso di energia in rete, il sistema utilizza parte di quell’energia per ripristinare il carico, immagazzinando efficacemente l’energia per un uso successivo.

L’anno scorso, gli scienziati dell’International Institute of Applied Systems Analysis (IIASA) austriaco hanno proposto un diverso tipo di batteria gravitazionale . L’idea di base era che gli ascensori nei grattacieli utilizzassero sistemi di frenata rigenerativa per generare elettricità, riducendo al contempo i carichi utili ponderati dai piani superiori a quelli inferiori. I robot autonomi del rimorchio tirerebbero i carichi dentro e fuori dagli ascensori, secondo necessità.

E’ il sistema Undeground Gravity Energy Storage

Questo ci porta al sistema Underground Gravity Energy Storage (UGES) basato su una miniera, recentemente proposto dagli stessi ricercatori. Utilizzerebbe anche ascensori, ma questi si troverebbero in pozzi minerari esistenti in disuso, e solleverebbero e abbasserebbero container pieni di sabbia.

Per la massima efficienza, gli ascensori potrebbero caricare un carico di sabbia in superficie, far rimuovere quel carico nella parte inferiore del pozzo, quindi tornare in superficie vuoti.  Quando c’è un eccesso di energia in rete, gli stessi ascensori potrebbero  riportare parte della sabbia in superficie.

Gli scienziati stimano che UGES potrebbe avere un potenziale globale di accumulo di energia da 7 a 70 TWh (terawattora), con la maggior parte degli impianti situati in paesi dove ci sono già molte miniere abbandonate, come Cina, India, Russia.

«Quando una miniera chiude, licenzia migliaia di lavoratori […] UGES creerebbe alcuni posti vacanti poiché la miniera fornirebbe servizi di stoccaggio di energia dopo aver interrotto le operazioni», ha affermato Julian Hunt di IIASA, autore principale di un articolo sullo studio. «Le miniere dispongono già dell’infrastruttura di base e sono collegate alla rete elettrica, il che riduce significativamente i costi e facilita l’implementazione degli impianti UGES». Il documento è stato recentemente pubblicato sulla rivista Energies.

Dalla luce all’idrogeno con la fotosintesi artificiale

I ricercatori dell’ Università del Michigan hanno messo a punto un dispositivo fotocatalitico per la scissione dell’acqua che promette una conversione economica e diretta della luce solare e in idrogeno, scindendo dall’acqua la molecola di ossigeno senza utilizzo di energia. Si tratta in sostanza di fotosintesi artificiale, 10 volte più efficiente di tutti gli altri sviluppati finora. La fotosintesi artificiale sarà in futuro il modo più economico per produrre idrogeno verde, da utilizzare come mezzo di accumulo di energia.

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Tecnologia green: : la fotosintesi artificiale per produrre idrogeno verde a basso costo
«Alla fine, crediamo che i dispositivi di fotosintesi artificiale saranno molto più efficienti della fotosintesi naturale, che fornirà un percorso verso la neutralità del carbonio», afferma Zetian Mi, professore di ingegneria elettrica e informatica dell’Università del Michigan.

Il sistema messo a punto dal suo team è stato oggetto di un articolo sulla rivista scientifica Nature. Il team ha messo a punto un nuovo semiconduttore fotocatalitico  che sfrutta un ampio spettro di luce solare, incluso lo spettro infrarosso, per dividere l’acqua con una solida efficienza del 9%. E’ un minuscolo e dispositivo relativamente economico che migliora piuttosto che degradarsi nel tempo.

La nuova tecnologia utilizza la luce solare concentrata, e non subisce alterazioni a causa della luce ad alta intensità e del forte calore. Il semiconduttore UMich non solo resiste molto bene alla luce e al calore, ma migliora anche la sua efficienza di produzione di idrogeno nel tempo.

Il fotocatalizzatore, costituito da nanostrutture di nitruro di indio e gallio cresciute su una superficie di silicio, presenta proprietà autorigeneranti e può resistere alla luce solare concentrata fino all’equivalente di 160 soli Università del Michigan

Calore e alta frequenza, fotocatalizzatore più efficiente

Laddove altri sistemi mirano a evitare il calore, questo dispositivo dipende da esso. Il semiconduttore assorbe le lunghezze d’onda della luce ad alta frequenza per alimentare il suo processo di scissione dell’acqua, ed è posto in una camera con l’acqua che scorre su di esso. La luce infrarossa a bassa frequenza viene utilizzata per riscaldare la camera a circa 70 °C (158 °F), che accelera la reazione di scissione dell’acqua, sopprimendo anche la tendenza delle molecole di idrogeno e ossigeno a ricombinarsi in molecole d’acqua prima che possano essere raccolti separatamente.

In un test all’aperto che simulava un sistema di scissione dell’acqua fotocatalitico su larga scala alimentato da luce solare naturale ampiamente variabile, ha restituito un’efficienza del 6,2%. Il costo si aggirerebbe attorno a 2,2 dollari per ogni kg di idrogeno prodotto.

Altro aspetto molto interessante è che il dispositivo può funzionare anche con acqua di mare, molto più disponibile su pianeta. Perciò potrebbe rappresentare un vero punto di svolta per l’era della decarbonizzazione.

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