Il tallone d'Achille delle energie rinnovabili è quello della produzione in condizioni ambientali non favorevoli per produrla e quello della difficoltà di immagazzinarla quando la produzione supera il consumo. Come riportato nell'articolo della rivista Rinnovabili, esiste una tecnologia chiamata CryoBattery che ovvia a questo annoso problema di accumulo.L’energy storage britannico mette a segno un nuovo punto. A Manchester sono iniziati, infatti, i lavori per uno dei più grandi impianti di accumulo di energia elettrica in Europa. Il progetto porta il nome di CRYOBattery ™ e la firma di due società: la Highview Power e la Carlton Power. A giugno di quest’anno, Highview Power ha ricevuto una sovvenzione da 10 milioni di sterline dal Dipartimento britannico per le imprese, l’energia e la strategia industriale (BEIS) con cui finanziare la realizzare di un innovativo stoccaggio criogenico. La centrale sorgerà a Trafford Energy Park, poco distante da Manchester, e a regime vanterà una potenza di 50 MW e una capacità di 250 MWh. E come spiega Javier Cavada, CEO e presidente della società “fornirà alla rete nazionale un accumulo a lunga durata pulito, affidabile ed efficiente in termini di costi. La CRYOBattery™ aiuterà il Regno Unito a integrare l’energia rinnovabile e stabilizzare la rete elettrica regionale per garantire la sicurezza energetica futura durante i blackout e altre interruzioni”. Al di là delle dimensioni, l’elemento più rappresentativo dell’impianto è la tecnologia impiegata. CRYOBattery si basa su un processo chiamato liquefazione dell’aria. Quando vi è un surplus di produzione, l’energia elettrica viene impiegata per aspirare, comprimere e quindi raffreddare l’aria fino a temperature di -196°C. In questo modo, dallo stato gassoso si passa a quello liquido, e la miscela può essere immagazzinata in serbatoi isolati a bassa pressione. Quando aumenta la domanda di energia in rete, l’aria liquida può essere riscaldata e rapidamente espansa in gas, per azionare una turbina elettrica. I vantaggi di questo approccio sono la scalabilità e la possibilità d’offrire uno stoccaggio energetico a lungo termine rispetto alle batterie tradizionali. Da programma, nel primo trimestre del 2021 verrà inaugurato il centro visitatori per permettere a tutti di seguire “da vicino” lo stato di avanzamento dei lavori ed effettuare tour virtuali. La CRYOBattery ™ entrerà, invece, in funzione nel 2023 e utilizzerà le sottostazioni e le infrastrutture di trasmissione esistenti. L’impianto di accumulo criogenico offrirà anche preziose funzionalità tra cui il controllo della tensione, il bilanciamento della rete e l’inerzia sincrona.
SCOPRI DI PIU'
Come incrementare la produzione di energia elettrica riducendo il numero delle pale sul territorio. L’impellente necessità di incrementare la produzione di energia da fonti rinnovabili ha fatto sviluppare sul territorio molti progetti in ambiti diversi: eolico, solare, termico, biomasse, moto ondoso e altri progetti in fase di studio. Se da una parte la popolazione ha ben presente l’importanza di utilizzare e, quindi, di produrre energia pulita, dal punto di vista istituzionale e governativo, la burocrazia spesso mette in difficoltà i nuovi progetti verdi. Dal punto di vista della produzione di energia eolica sul territorio la presenza delle pale può creare un disturbo di carattere ambientale, in quanto spesso non si integrano in modo ottimale con il paesaggio, soprattutto se in presenza di aree tutelate in ambiti artistico-artistici. L’industria sta venendo incontro a queste necessità attraverso la produzione di parchi eolici che contano su un numero minore di pale per area considerata, ma con un’altezza maggiore del fusto che crea un’ estensione dell’area di rotazione maggiore. Un progetto di “repowering”, per esempio, che sta portando avanti al ERG in Sardegna, nei comuni di Nulvi e Ploaghe, con l’obbiettivo di sostituire le vecchie pale con una serie impianti la cui altezza passerà da 76 a 180 metri, ma il loro numero passerebbe da 51 a 27 realizzando, nello stesso tempo, una produzione di energia maggiore. Nonostante il parere negativo rispetto al progetto di repowering da parte della Regione Sardegna e del Ministero dei Beni Culturali, gli enti territoriali come i comuni dell’area sono favorevoli al progetto, in quanto la società Erg, riconosceranno una commissione sull’energia prodotta dal parco eolico, aiutandoli così a sostenersi finanziariamente in un periodo di riduzione generalizzata dei flussi monetari verso i comuni. Anche il sindacato FilctemCgil è favorevole al progetto in quanto permetterebbe di mantenere l’occupazione in un’area in cui trovare lavoro è complicato, inoltre non si capisce come si possa bloccare un progetto di sostituzione delle pale in un’area in cui già esistevano e soprattutto riducendone il numero. Per una volta la sindrome di Nimby, non nel mio giardino, per una volta non c’entra.
SCOPRI DI PIU'
Per anni queste lastre per i tetti erano destinati alle discariche. Ora si possono riciclare Le lastre ondulate, composte da carta riciclata e bitume, impiegate per la copertura dei tetti o come elemento impermeabile da posizionare sotto le tegole e i coppi, una volta rimosse erano destinate allo smaltimento in discarica a causa del mix di componenti di cui erano composte. Le lastre fibro-bituminose sono nate in Francia nel 1944 per iniziative del Sig. Gaston Gromier che fondò la ditta OFIC S.A. Fino agli anni 60 il prodotto rimase sempre uguale a seguito della forte richiesta di coperture economiche per i tetti nel periodo post bellico. Successivamente il mercato internazionale si interessò alla tipologia di lastra da copertura apprezzandone le facilità di posa, le colorazioni e l’economicità, spingendo quindi l’azienda ad aumentare le tipologie, i colori e i formati. Ma come sono composte le lastre ondulate bituminose? Le materie prime che compongono il prodotto sono essenzialmente quattro: Carta da riciclo Additivi per la carta Bitume stradale 80/100 Pigmenti di superficie La carta da riciclo è normalmente composta da cartone da imballo e giornali non patinati, che creano un mix ideale tra fibre lunghe e corte. Deve essere utilizzata con una percentuale di umidità contenuta per evitare problemi di lavorazione. La carta da riciclo, nella lavorazione, costituirà l’ossatura della lastra ondulata. Il bitume utilizzato è generalmente quello classificato con un grado di penetrazione 80/100, che corrisponde al tipo che si utilizza anche nelle asfaltature stradali. Il bitume applicato a caldo avrà lo scopo di impermeabilizzare la lastra da copertura e proteggere la struttura in carta semirigida. I pigmenti cono colorazioni sintetiche che hanno sia la funzione di attribuire un colore particolare alla lastra in base all’utilizzo che se ne vuole fare, ma anche proteggere il bitume dagli effetti corrosivi dei raggi solari. Come vengono prodotte le lastre ondulate bituminose? La carta da macero (riciclata) viene selezionata seconda la ricetta della cartiera che produce il manufatto ed immessa in un impianto, chiamato pulper, che ha lo scopo, sotto l’effetto rotativo meccanico e dell’acqua, di smembrare il mix di carte, caricate nell’impianto, in modo da amalgamare le fibre che andranno a costituire la struttura portante del prodotto. Una volta terminata questa lavorazione la fibra di carta è pronta per essere conformata in una lastra ondulata. La realizzazione della struttura della lastra può avvenire: Per avvolgimento di più fogli in modo da comporre una lastra multistrato sottile Per pressione di una certa quantità di fibra in uno stampo costituendo una lastra più spessa Dopo la costituzione della lastra piana e umida, questa viene avviata ad un corrugatore attraverso il quale la lastra prenderà la forma ondulata desiderata. I corrugatori, con la lastra adagiata sopra di essi, verranno indirizzati in un forno a tunnel per l’essicazione e il successivo raffreddamento, il cui scopo è renderla semirigida. Il manufatto cartonato asciutto dovrà ora essere impermeabilizzato con il bitume liquido e, questo processo, sarà realizzato in due metodologie operative differenti: Per le lastre multistrato, avendo una densità specifica alta, è necessario provvedere all’impermeabilizzazione attraverso una bitumazione sottovuoto in autoclave. Per la lastra monostrato, l’impermeabilizzazione avverrà attraverso un bagno in una vasca di bitume caldo. L’ultima fase riguarda la colorazione dell’estradosso della lastra, che avverrà a spruzzo o ad immersione, in base alla destinazione finale del manufatto, con la scelta della miscela colorata corretta e dei protettivi anti U.V. necessari. Come si ricicla il prodotto a fine vita? Fino a pochi anni fa le lastre bitumate, una volta rimosse dai tetti per rotture, usura o altri motivi, finivano in discarica in quanto la composizione con materiali simbiotici non ne permetteva il riciclo. Se consideriamo che, solo in Europa, le lastre bitumate prodotte ogni anno si aggirano intorno ai 2 milioni di tonnellate, possiamo immaginare la quantità di rifiuti bituminosi da riciclare. Oggi il processo di riciclo è possibile in quanto, dopo diversi tests, si è identificato il canale più consono per dare una seconda vita a questo prodotto. Infatti, si è visto che il settore dei bitumi stradali, che già accoglie nelle sue ricette il macinato riciclato delle guaine bituminose a rotoli e degli pneumatici, ha trovato il giusto equilibrio per utilizzare anche le lastre ondulate bituminose. Considerando che mediamente una lastra da copertura contiene circa il 60% in peso di bitume stradale, ed essendo questo perfettamente compatibile con quello usato normalmente per gli asfalti e che la struttura di base formata dalla carta, se aggiunta nelle corrette percentuali, l’utilizzo del macinato da lastre bitumate da copertura non va ad inficiare le ricette finali dei bitumi stradali. Le lastre quindi vengono macinate in mulini appositi, asportando gli eventuali residui di chiodi per l’ancoraggio ancora presenti, creando un macinato di granulometrie differenti a seconda delle richieste del cliente. Con il macinato recuperato, i produttori di asfalti stradali possono realizzare miscele che rispettano la filosofia dell’economia circolare potendo impiegare prodotti riciclati, risparmiare l’uso di una parte di bitume naturale, ridurre i rifiuti destinati alla discarica e migliorare l’impatto ambientale.
SCOPRI DI PIU'
Materiali Igroscopici e non Igroscopici Tutte le materie polimeriche durante la fase di sintesi, di trasporto e di stoccaggio hanno la tendenza a trattenere l’umidità, raggiungendo un valore di equilibrio con l’ambiente, che dipende dal tipo di polimero, dall’umidità e dalla temperatura dell’aria, dalle dimensioni del granulo e da molti altri fattori che si studieranno dettagliatamente nel prossimo capitolo. In base alla capacità di assorbire le molecole d’acqua presenti nell’ambiente circostante, le materie plastiche si possono suddividere in: igroscopiche e non igroscopiche. Nei polimeri igroscopici l’acqua è assorbita all’interno del granulo plastico e si lega chimicamente con il materiale stesso. Appartengono a questo gruppo polimeri ingegneristici come poliammide (PA), policarbonato (PC), polimetilmetacrilato (PMMA), polietilentereftalato (PET), acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS). Nei polimeri non igroscopici, invece, l’acqua non penetra all’interno del materiale ma si deposita solo sulla superficie. Polietilene (PE), polipropilene (PP), polistirene (PS) sono polimeri di questo tipo. Il processo di asportazione dell’umidità superficiale nei materiali non igroscopici risulta essere semplice e veloce e richiede l’utilizzo di essiccatori ad aria calda. Nel caso dei polimeri igroscopici, invece, la rimozione dell’umidità residua è più difficoltosa e richiede l’utilizzo di deumidificatori nei quali l’aria calda, insufflata per asportare l’acqua contenuta nei granulati polimerici, è preventivamente deumidificata. Molti polimeri tecnici (chiamati anche “tecnopolimeri” o “polimeri ingegneristici”) sono igroscopici e sono caratterizzati da una determinata percentuale di umidità che li rende saturi e da una precisa velocità di assorbimento. Quando un polimero igroscopico è esposto all’atmosfera, le molecole d’acqua diffondono all’interno della struttura polimerica legandosi alle catene molecolari e causando la riduzione dei legami intermolecolari e aumentando la mobilità delle molecole, fungendo da plastificante. In generale l’igroscopicità di un polimero è legata alla polarità della struttura chimica delle macromolecole del polimero stesso. Un’importante caratteristica dell’acqua è data dalla polarità della sua molecola, con momento di dipolo molecolare pari a 1,847 D. La molecola dell’acqua forma un angolo di 104,5º con l’atomo di ossigeno al vertice e i due atomi di idrogeno alle due estremità. Dato che l’ossigeno ha una elettronegatività maggiore, il vertice della molecola ospita una parziale carica elettrica negativa, mentre le estremità recano una parziale carica elettrica positiva. Una molecola che presenta questo squilibrio di cariche elettriche è detta essere un dipolo elettrico. Nella struttura molecolare di molti polimeri igroscopici è presente il gruppo carbonilico, che è un gruppo funzionale costituito da un atomo di carbonio e uno d’ossigeno legati da un doppio legame. La particolarità di questo gruppo è che l’ossigeno è molto elettronegativo e conferisce una polarità al legame. Dato che l’ossigeno ha una elettronegatività maggiore, esso ospita una parziale carica elettrica negativa, mentre al carbonio rimane una parziale carica elettrica positiva. Polimeri che contengono molti gruppi carbonilici presentano, quindi, una carica negativa sull’ossigeno che attrae la carica positiva presente sull’atomo di idrogeno della molecola d’acqua. L’attrazione tra la carica positiva e quella negativa genera un legame debole chiamato a ponte d’idrogeno. Il gruppo carbonilico è presente in molti polimeri igroscopici come policarbonato (PC), polietilentereftalato (PET) e polibutilentereftalato (PBT). I legami a ponte d’idrogeno sono deboli rispetto ai forti legami presenti nella catena polimerica, ma sono forti abbastanza da provocare l’adsorbimento delle molecole d’acqua fino ad un valore d’equilibrio che è caratteristico per ogni tipo diverso di polimero. Nelle poliammidi l’idrogeno legato all’azoto ha una debole carica positiva, poiché l’atomo di azoto è molto più elettronegativo dell’atomo di idrogeno, e una volta attratto dalla carica negativa dell’ossigeno della molecola d’acqua forma un legame a ponte d’idrogeno. Inoltre anche nelle poliammidi è presente il gruppo carbonilico che forma legami deboli con l’idrogeno presente nelle molecole d’acqua. L’igroscopicità dei polimeri, quindi, è legata alla struttura delle macromolecole e alla formazione di legami a ponte d’idrogeno che provocano l’adsorbimento dell’umidità. Infatti polimeri che contengono il gruppo carbonilico e polimeri come le poliammidi sono igroscopici ed assorbono umidità attraverso la formazione di legami ad idrogeno. I polimeri non polari, invece, come le poliolefine (polipropilene e polietilene) e polistirene non assorbono umidità attraverso legami a idrogeno.
SCOPRI DI PIU'
Una composizione di molti materiali solidamente ancorati tra loro ne rendeva impossibile il riciclo Il vento è un pilastro della produzione delle energie rinnovabili e, da anni, si sta sfruttando con sempre maggiore interesse costruendo ed installando turbine che possano intercettare il vento e creare energia elettrica. Nonostante la prima informazione che ci è giunta dal passato circa l’utilizzo del vento per scopi meccanici risale al I secolo D.C. ad opera dell’Ingegnere greco Erone di Alessandria, la forza del vento all’epoca veniva soprattutto sfruttata nel campo navale, per riempire le vele e creare il moto delle barche sull’acqua. Intorno al IX secolo D.C. si iniziò in India, Iran e in Cina, ad usare il vento per far girare delle pale telate che potevano imprimere una forza ad un sistema di trasmissione, attraverso il quale si potevano eseguire nuovi lavori meccanizzati, come macinare i cereali, pompare l’acqua o eseguire alcune attività nel campo edile. In Europa i mulini a vento si diffusero in maniera capillare, soprattutto in Olanda, utilizzandoli per pompare l’acqua dai terreni sotto il livello del mare. Questa operazione fu così importante nelle operazioni di bonifica, che il mulino a vento assunse una figura rappresentativa del paese. Per vedere l’uso del vento nella produzione di energia elettrica, abbiamo dovuto aspettare fino al 1887 quando il professor James Blyth costruì, nel suo guardino, la prima turbina eolica per dare la corrente al suo cottage. Il risultato fu così incoraggiante che nel 1891 depositò il brevetto. Negli anni successivi molti altri inventori e scienziati studiarono, testarono e brevettarono, migliorie sul numero di pale ideale per fruttare al meglio la forza del vento, il loro profilo, i sistemi meccanici dei rotori e le altezze corrette di installazione delle turbine. Le pale eoliche, non metalliche, sono formate da un agglomerato di prodotti la cui prevalenza è costituita da legno di balsa, plastica, fibra di vetro, ed in misura minore da fibre di carbonio e metalli vari. Il ciclo di vita di un parco eolico può essere considerato intorno ai 25 anni e, recentemente, si è presentata la prima ondata di turbine dismesse. Teniamo in considerazione che, nella sola Germania, si prevedono nel 2024 circa 15.000 pale da riciclare. La difficoltà di separare gli elementi che costituiscono il manufatto ha fatto mettere in moto l’istituto tedesco WKI, che hanno studiato come separare il legno di balsa dalle parti plastiche e dalla vetroresina, al fine di recuperare le parti in legno per costruire nuovi pannelli isolanti per edifici. In una lama del rotore può contenere fino a 15 metri cubi di balsa, un legno leggerissimo e molto resistente, ma essendo solidarizzato con la vetroresina e la plastica, era considerato un rifiuto non riciclabile e finiva negli impianti di incenerimento o nelle cementerie come combustibile. L’istituto WKI dopo vari tentativi, ha capito che i componenti si potevano separate sfruttando la loro tenacità, infatti inserendo il prodotto in un mulino a rotazione e scagliando il pezzo contro delle parti metalliche, la balsa si scomponeva dai pezzi in vetroresina e da quelli in plastica. La balsa recuperata veniva ceduta agli impianti di produzione di pannelli fonoisolanti ultraleggeri, infatti, questi, raggiungono una densità di circa 20 Kg. per metro cubo e le loro prestazioni sono paragonabili ai pannelli in polistirolo.
SCOPRI DI PIU'
