I ricercatori svedesi hanno trovato un fluido a basso impatto ambientale in grado di conservare l’energia prodotta dai sistemi solari con molta più efficienza rispetto alle batterie.

In Svezia un team di ricercatori della Chalmers University of Technology ha sviluppato un fluido speciale, chiamato “combustibile termico solare”, che può immagazzinare l’energia proveniente dal sole per quasi 20 anni. “Un combustibile termico solare è come una batteria ricaricabile, ma invece dell’elettricità possiamo immagazzinare la luce del sole per ottenere calore da utilizzare su richiesta” ha commentato Jeffrey Grossman, un ingegnere del Massachussets Institute of Technology specializzato sullo sviluppo di questi materiali. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Royal Society of Chemistry.
I fluidi solari termici, come quello scoperto dai ricercatori svedesi, hanno il vantaggio di essere riutilizzati e a basso impatto ambientale il loro impiego non genera emissione di CO2 o di altri gas serra.

Che cosa è il combustibile termico solare
La molecola norbornadiene di cui è composto il fluido è formata da carbonio, idrogeno e azoto e quando questa viene colpita dalla luce del sole i legami tra gli atomi vengono riarrangiati e la molecola si trasforma in una nuova molecola con più energia, un isomero chiamato quadriciclano.
L’energia solare viene così intrappolata tra i forti legami chimici dell’isomero e rimane anche quando il fluido si è raffreddato.
“L’energia in questo isomero può essere immagazzinata per un massimo di 18 anni. Nel momento in cui si ha la necessità di utilizzare l’energia stoccata facendo passare il fluido attraverso un catalizzatore otteniamo un aumento di calore che è maggiore di quanto abbiamo sperato potesse accadere” sostiene Kasper Moth-Poulsen ricercatore specializzato sui nanomateriali e membro del gruppo che ha lavorato allo studio presso la Chalmers University.
I ricercatori sostengono che il fluido ha la capacità di immagazzinare 250 wattora di energia per chilogrammo, giusto per avere un’idea circa il doppio della capacità di stoccaggio delle batterie del sistema Powerwall di Tesla, ma i margini di miglioramento sono ancora elevati.

Come funziona il sistema di stoccaggio dell’energia

Il sistema è costituito da un riflettore concavo con un tubo al centro che concentra i raggi solari e funziona in modo circolare. Il fluido viene pompato attraverso dei tubi trasparenti e viene riscaldato dalla luce del sole, trasformando la molecola di norbornadiene nel suo isomero quadriciclano capace di intrappolare il calore. Il fluido viene poi stoccato a temperatura ambiente ottenendo una minima perdita di energia. Quando si ha la necessità di utilizzare  l’energia, il fluido viene fatto passare attraverso un catalizzatore a base di cobalto che trasforma le molecole facendole tornare di nuovo alla loro forma originale innalzando la temperatura del fluido di circa 63 °C. Una volta utilizzato, il fluido può ritornare in circolo nell’impianto solare per essere riscaldato ed utilizzato decine e decine di volte, almeno 125 volte senza che la molecola venga danneggiata.

Il calore generato può poi essere utilizzato ad esempio nei sistemi di riscaldamento domestico, produzione di acqua calda e molto altro ancora, prima di tornare nuovamente sul tetto.
Secondo i ricercatori i risultati sono un primo passo perché in base ai calcoli si potrebbe ottenere un fluido con una temperatura di 110 gradi Celsius e oltre. La commercializzazione tuttavia richiederà ancora alcuni anni ma i ricercatori confidano che il sistema possa trovare già ora l’interesse degli investitori.

Utilizza l’energia del sole.

DuoHeat è il radiatore di ultima generazione ad alta efficienza energetica. Offre un mix automatico di riscaldamento ad accumulo off-peak e riscaldamento radiante in un unico prodotto, fornendo calore continuo. L’ energia viene assorbita dal radiatore durante le fascie orarie a tariffa ridotta, rilasciando il calore attraverso il pannello anteriore, garantendo il mantenimento della temperatura nella stanza per tutto il giorno. Duo Heat offre flessibilità e controllo, per adattarsi allo stile di vita dell’utente.
IL design moderno sottile e elettronica facile da usare, lo rendono perfetto sia in ambienti pubblici che privati. Progettato sia per un uso indipendente che come parte integrante del sistema di riscaldamento dell’intera casa.

COME FUNZIONA L’ACCUMULO DI CALORE
L'elettricità viene solitamente fornita in 3 diverse fasce. Solitamente durante la notte - la domanda nazionale di elettricità è bassa e i costi dell’energia sono inferiori, questo è chiamato Off-peak.
I riscaldatori ad accumulo si accendono automaticamente durante il periodo off-peak che può verificarsi di notte, se utilizziamo la rete elettrica o di giorno se utilizziamo un fotovoltaico. L’accumulo di calore si carica una batteria e l'elettricità immagazzinata viene utilizzata per riscaldare gli elementi nel riscaldatore, che a loro volta trasferiscono gradualmente il calore per un certo numero di ore per l'uso durante il giorno dopo o la sera, nel caso di accumulo giornaliero. Questo processo è indicato come "ricarica" del riscaldatore. Al fine di garantire calore e comfort in modo continuo, DuoHeat è progettato per funzionare anche quando il riscaldatore è in carica. Duo accumula energia per 7 ore, rilasciandola per le successive 24 ore, purchè dimensionato correttamente Il normale circuito on-peak (o day rate) fornisce energia per far funzionare il pannello radiante a basso wattaggio e i comandi all'interno del riscaldatore, quando necessario per il riscaldamento desiderato.

Integrare natura e tecnologia per creare un'architettura simbiotica in grado di rispondere al meglio alle condizioni climatiche esterne

Una delle chiavi di volta per l’edilizia green risiede nell’utilizzo della tecnologia a servizio della sostenibilità ambientale. Le recenti innovazioni nel campo della progettazione e dei sistemi di raccolta e monitoraggio dei dati climatici consentono di sfruttare al meglio le risorse naturali e al tempo stesso di ottimizzarle in un’ottica di maggiore efficienza. Tutto questo senza dimenticare la natura, ma lavorando affinché si possa garantire una sempre maggiore integrazione fra costruito e ambiente. E’ ciò che fa l’architettura simbiotica, di cui il progetto delle Symbiotic Towers, proposto dallo studio AmorphouStudio per Dubai ne è uno dei massimi esempi.

Symbiotic Towers, architettura simbiotica iper-tecnologica

Il progetto, attualmente in forma di proposta che dovrà essere approvata, prevede la realizzazione di un complesso multiuso composto da tre torri: una destinata ad uso residenziale, un’altra per uffici e la terza che dovrebbe ospitare un hotel. I tre edifici saranno collegati da una piazza a due livelli.

Il principale obiettivo del progetto era quello di sviluppare un modello di architettura simbiotica che potesse adattarsi al meglio alle condizioni climatiche della città, garantendo comfort agli occupanti, specie nella torrida stagione estiva, senza consumare grandi quantità di energia per gli impianti di raffrescamento.

Geometrie ispirate dal diagramma di Voronoi

Per raggiungere questo scopo gli architetti sono partiti dall’analisi dei dati ambientali, che sono stati utilizzati per la progettazione dell’intero complesso. I progettisti si sono ispirati al noto diagramma di Voronoi, dividendo lo spazio metrico in zone distinte secondo l’equidistanza tra i punti adiacenti e progettando le singole parti delle strutture in base al proprio microambiente e alle strategie di sostenibilità che vi si potevano applicare.

Alberi e ombrelli fotovoltaici

Seguendo questa logica, la parte inferiore della piazza è stata pensata come “un’oasi verde semi-ombreggiata” con delle aree ricche di vegetazione e acqua, ideali per la stagione più calda.

La parte superiore è invece costituita da un’area allungata in feltro perforato, parzialmente ombreggiata grazie alla presenza di alberi. A fare ombra sono anche i diversi ombrelli fotovoltaici disseminati per l’area, che poggiano su strutture e che svolgono anche la funzione di produrre l’energia solare che serve per alimentare un sistema di ventilazione incrociata.

Secondo lo studio, l’impianto di ventilazione, insieme a tutta la vegetazione rigogliosa, contribuisce a creare un ambiente micro-climatico ideale anche quando le temperature si alzano.

Involucro bioclimatico intelligente

I dati sulle radiazioni solari riguardanti il periodo maggio-ottobre, i mesi più caldi per Dubai, sono stati utilizzati anche per mappare le geometrie degli edifici, influenzandone l’orientamento e la forma. Il risultato è un’architettura simbiotica di torri futuristiche che ruotano e si modificano al fine di ridurre l’esposizione ai raggi solari.

A ricoprire gli edifici è infatti un involucro bioclimatico intelligente che si adatta e risponde attivamente al variare delle condizioni climatiche esterne.

Progettare in base all’esposizione solare

Anche i balconi delle torri sono stati progettati in modo da avere delle profondità diverse, che consentono di creare delle zone di ombra a tutti i piani, e delle aperture diverse in facciata: gli appartamenti esposti ad alte radiazioni avranno balconi più profondi e aperture più piccole dell’involucro, mentre gli appartamenti meno esposti avranno balconi ridotti e aperture più grandi.

Sul fronte di materiali da utilizzare per la facciata invece i progettisti sono ancora alla ricerca di quello migliore in termini prestazionali. In lizza ci sono pannelli in terracotta a base di argilla o un materiale composito in fibra.

Fonte: green.it

Nei primi nove mesi dell’anno le fonti rinnovabili non programmabili – eolico e solare - hanno coperto il 14% della domanda di energia elettrica nazionale: un massimo storico registrato a fronte di un calo dei consumi di energia primaria (-2%) e delle emissioni di CO₂ (-3%) rispetto allo stesso periodo del 2015 mentre la quota di energia elettrica prodotta da tutte le fonti green si conferma intorno al 41%. È quanto emerge dall’Analisi trimestrale del sistema energetico italiano curata dall’ENEA, disponibile sul questo sito.

“L’analisi evidenzia una novità rilevante rispetto al trend degli ultimi anni,  ovvero la diminuzione dei consumi e delle emissioni,  pur in presenza di un lieve aumento del PIL. Si tratta di un’inversione di tendenza perché fino ad oggi, l’Italia è stato il solo Paese, tra le maggiori economie Ue, in cui un contributo significativo alla riduzione delle emissioni è venuto dalla crisi”, spiega Francesco Gracceva, dell’Unità Studi e Strategie ENEA, responsabile del gruppo di ricerca che cura l’analisi. “Con questo trend, a fine anno si stima una riduzione delle emissioni del 29% rispetto al 2005, in linea con gli obiettivi di riduzione fissati per il 2020 dalla SEN e con i target in discussione per il 2030”, aggiunge.

L’analisi evidenzia inoltre che l’indice ISPRED^[1]elaborato dall’ENEA per misurare sicurezza energetica, prezzi e decarbonizzazione nel nostro Paese è migliorato, raggiungendo con 0,62 il massimo degli ultimi cinque anni. “Questo dato è però frutto di due andamenti contrapposti: da un lato la riduzione delle emissioni di CO₂ e la conseguente decarbonizzazione del sistema, e dall’altro, il peggioramento dell’indicatore relativo ai prezzi”, sottolinea Gracceva.

Sul fronte gas, i prezzi medi per i consumatori industriali segnano un tasso di riduzione del 9,5% a fronte di un calo del 17% della media dei principali paesi Ue, che implica dunque un peggioramento della posizione italiana. Inoltre, la forbice fra i prezzi italiani e quelli sul mercato di riferimento europeo (TTF) resta molto elevata, 2€/MWh, non giustificata dai costi del trasporto internazionale. Quanto ai prezzi dell’energia elettrica per le industrie, negli ultimi due trimestri 2016 sono aumentati del 3% circa rispetto al primo semestre, con un probabile ulteriore allargamento del gap fra Italia e resto d’Europa.

In aumento anche i prezzi del gasolio: con 1,3 €/l il prezzo del gasolio italiano nel periodo giugno – settembre si è avvicinato ai massimi dell’Unione, pari a 1,35 €/l.

Infine, l’analisi evidenzia una ripresa delle importazioni di greggio (+3%) nel terzo trimestre, con l’import dall’area mediorientale in forte crescita (+38%), in particolare da Iraq e Iran. Si conferma la crescita della domanda di gas naturale (+1,9%), che fa seguito all’incremento del 4,8% registrato nel secondo trimestre. Aumenta l’import dall’Algeria (+150%), mentre cala quello da Russia (-10%) e Nord Europa, in controtendenza rispetto al resto dei Paesi europei.

Raffrescare gli ambienti. Riscaldarli. Produrre acqua calda senza utilizzare combustibili fossili, senza inquinare, dimezzando i consumi elettrici. Oggi è possibile grazie a tecnologie innovative che sfruttano l’energia fornita dal sole o accumulata nel suolo, nell’acqua e nell’aria. Stiamo parlando delle ultime evoluzioni del “Solar heating and cooling” e della nuova generazione di pompe di calore. La climatizzazione innovativa è andata in scena all’ENEA, durante il workshop sull’utilizzo del calore solare e ambientale per la climatizzazione.

Gli edifici e i relativi impianti di climatizzazione sono responsabili del 40% del consumo globale di energia e del 36% delle emissioni totali di CO₂. Il settore è in espansione e, di conseguenza, anche il trend del consumo energetico. Con l’estate alle porte torna anche lo spettro del black-out causato dal picco di consumi elettrici dovuti al fortissimo ricorso ai condizionatori d'aria. Ma è pur vero che proprio in questo settore si cela il maggior potenziale di risparmio energetico.

Durante il workshop sull’utilizzo del calore solare e ambientale per la climatizzazione che si è svolto all’ENEA lo scorso 4 maggio, è stato presentato lo stato dell’arte di alcune tecnologie e i risultati di alcuni studi effettuati nell’ambito della "Ricerca di sistema elettrico". E’ nel settore edilizio infatti che sono disponibili tecnologie innovative che, se inserite in sistemi produttivi integrati, consentono di ridurre i consumi energetici senza rinunciare al comfort.

Le nuove frontiere tecnologiche per il condizionamento degli edifici e per la produzione di acqua calda sanitaria utilizzano l’energia contenuta nell’acqua, nell’aria, nel suolo e nella radiazione solare. Si tratta di tecnologie all’avanguardia che consentono risparmi energetici 8 volte superiori a quelli conseguiti con tecnologie tradizionali, come l’innovativo sistema FREESCOO (FREE Solar COOling), un condizionatore d’aria compatto, alimentato ad energia solare per residenziale e terziario, che in un solo dispositivo racchiude trattamento dell'aria, climatizzazione, deumidificazione e raffreddamento. Nella stagione invernale, in condizioni di disponibilità di radiazione solare, è utilizzabile anche con funzione di riscaldamento. Grazie all’uso di pannelli fotovoltaici integrati nel sistema e di due batterie per lo stoccaggio dell’energia elettrica, FREESCOO può inoltre essere utilizzato anche in assenza di elettricità, in modalità off-grid, e dunque a costo energetico quasi nullo.

Risultati importanti si ottengono anche per sistemi di solar cooling che utilizzano l’energia solare per il riscaldamento e il raffrescamento di ambienti e per la catena del freddo nel settore industriale quando abbinati a tecnologie solari a bassa e media temperatura.
Nell’ambito del workshop sono stati presentati anche gli ottimi risultati di un innovativo pannello solare con serbatoio di accumulo integrato a completo vantaggio di un design compatto e di un impatto ambientale e paesaggistico basso.

Ma si parla anche di pompe di calore di ultima generazione in grado di riscaldare, raffreddare e produrre acqua calda sanitaria abbattendo i costi del 50% e riducendo le emissioni di CO₂ fino al 60% rispetto ai sistemi tradizionali basati sull'uso di combustibili fossili. Parliamo di una tecnologia che utilizza direttamente l’energia fornita dal sole ed accumulata nell’aria, nell’acqua e nel suolo, senza nessuna emissione diretta in atmosfera e nessun utilizzo di combustibile fossile. Ma anche e soprattutto di pompe di calore che utilizzano la CO₂ come fluido refrigerante caratterizzato da un basso impatto ambientale. Migliori prestazioni, minore utilizzo dell’energia da fonte fossile, minori emissioni di CO₂ in ambiente e minori costi.
Un esempio: per realizzare il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria con pompa di calore un utente domestico in un ambiente di 150 m₂ con 2 servizi igienici, spende complessivamente 1095 €/anno, contro i 2620 €/anno nel caso di caldaia tradizionale a GPL e 1700 €/anno con caldaia tradizionale a gas metano.

Un ventaglio di soluzioni i cui leit motive sono integrazione, efficienza e risparmio. E’ questo il prodotto delle attività di ricerca portate avanti anche grazie alla realizzazione presso i centri di ricerca dell’ENEA della Casaccia (RM) e di Trisaia (MT), di impianti pilota sperimentali e facility di prova.

La razionalizzazione ed il risparmio nell’uso dell’energia elettrica, abbinata e non all’impiego dell’energia solare ed ambientale, può essere un’ottima alternativa ai combustibili fossili, per ridurre sia la dipendenza energetica e sia le emissioni di gas serra.