L’utilizzo di energie rinnovabili è sempre più diffuso. Le ultime rivoluzioni nate da laboratori e startup potrebbero portare a nuovi progressi
Sono tornata a Boston per uno dei miei eventi preferiti dell’anno, l’EmTech MIT. Il programma parla di tutto, dalle criptovalute al CRISPR, e questo mese ha ospitato una sessione chiamata “Future Clean Energy Solutions“, in cui ho potuto incontrare gli innovatori di tre diverse ambiti dell’energia rinnovabile: solare, eolica e batterie.
Si tratta di tecnologie che vengono implementate su vasta scala, ma per raggiungere gli obiettivi climatici devono continuare a migliorare le proprie prestazioni e ridurre i costi. Quindi diamo una sbirciatina a ciò che potrebbe succedere in termini di energia.
Ecco che arriva il sole
Nel 2022, per la prima volta la produzione globale di elettricità da solare ed eolico ha superato il 10% del totale. Ma per raggiungere gli obiettivi climatici, l’industria solare dovrà continuare a crescere e velocemente. Alcuni analisti affermano che le installazioni solari annuali devono quadruplicare rispetto al livello odierno entro il 2030.
Il silicio è emerso come la tecnologia dominante per le celle solari, ma aziende e ricercatori stanno ancora esplorando opzioni alternative. In particolare, l’industria solare mantiene l’attenzione puntata su di una classe di materiali chiamata perovskite.
Le perovskiti sono promettenti a causa della loro alta efficienza o della quantità di energia solare che possono catturare e trasformare in elettricità. In quarant’anni, i pannelli solari al silicio hanno lentamente ma sicuramente raggiunto un’efficienza superiore al 25%, ma le perovskiti hanno fatto lo stesso salto in meno di un decennio e si dimostrano ora, sempre più spesso, addirittura migliori del silicio. (Questo fantastico grafico mette bene in evidenza la situazione.)
Ci sono però dei buoni motivi che si frappongono tra le perovskiti e il successo completo: il materiale ha un problema di resistenza. Nel mio reportage sulle perovskiti, mi sono sentita più volte ripetere che i ricercatori impegnati a studiare le perovskiti dovevano munirsi di buone scarpe da corsa, in quanto le loro celle solari non erano in grado di resistere il tempo necessario a lasciare il laboratorio prima di andare in pezzi.
Le perovskiti hanno ormai fatto passi da gigante anche sul fronte della durata, ma il materiale ancora non può competere con i pannelli solari al silicio, capaci di durare 20 anni all’aria aperta.
Rui Wang, professore alla Westlake University (nonché uno dei nostri innovatori sotto i 35 anni del 2022), è tra i ricercatori intenzionati ad affrontare il problema della resistenza delle perovskiti. Ha sviluppato additivi per le perovskiti che possono prolungarne la durata.
È cambiato il vento
Il solare non può fare tutto da solo: l’energia eolica è una delle altre principali fonti di elettricità su cui contiamo per ripulire le reti elettriche.
Le turbine eoliche possono essere installate a terra, o al largo delle coste marine, almeno in luoghi in cui l’oceano non è troppo profondo. Ma negli ultimi anni, le aziende hanno iniziato a sognare in grande, costruendo i primi parchi eolici offshore commerciali in grado di galleggiare.
Ora, grandi turbine eoliche galleggianti generano elettricità sia in Scozia che Portogallo e la Corea del Sud sta lavorando a un enorme progetto che potrebbe essere completato nei prossimi due anni.
Anche gli Stati Uniti stanno prendendo sul serio l’eolico offshore. L’amministrazione Biden ha fissato l’obiettivo di produrre 15 gigawatt di eolico offshore galleggiante entro il 2035 e di ridurne i costi del 70% entro allora. A dicembre, la California metterà all’asta due grandi aree di mare per la costruzione di parchi eolici offshore.
Costruire enormi strutture galleggianti sull’oceano per generare elettricità è difficile. Finora, il costo della costruzione di turbine galleggianti è stato proibitivo. Per non parlare delle difficoltà con le comunità costiere che ha finora afflitto ogni progetto sull’avvio di progetti eolici offshore galleggianti in California.
Batterie cariche
Ognuno, in casa propria, vuole poter accendere le luci e avere un frigorifero funzionante, indipendentemente dal fatto che il vento soffi o il sole splenda. Quindi bilanciare le fonti intermittenti di elettricità come l’eolico e il solare sarà un elemento importante per costruire una rete rinnovabile.
Geotermia, energia idroelettrica e nucleare sono indipendenti da tutte le condizioni atmosferiche e probabilmente faranno parte della soluzione, ma sempre più sembra che le batterie saranno indispensabili per tenere controbilanciare le variazioni dell’eolico e del solare. Secondo l’IEA, il mondo avrà bisogno di oltre quaranta volte più spazio di archiviazione sulla rete di quello che è stato installato fino ad oggi entro il 2030.
La stragrande maggioranza delle batterie utilizzate oggi nella rete sono agli ioni di litio, simili a quelle che alimentano telefoni, laptop e veicoli elettrici.
Le batterie agli ioni di litio sono ottimizzate per oggetti mobili, quindi leggere. Le batterie per la rete possono rimanere dove sono, un fatto che apre nuove opzioni per lo stoccaggio di rete. Le alternative più ingombranti e pesanti possono essere più economiche e potrebbero evitare alcuni dei vincoli di fornitura previsti di metalli chiave come litio, nichel e cobalto.
Aziende come la ESS stanno lavorando alla commercializzazione e implementazione di questa nuova tecnologia e la stanno già installando in tutto il mondo.