La batteria del futuro: leggera, ultra sottile e completamente flessibile

Articoli.doc12

Spesso la batteria è ciò che impedisce a ridurre le dimensioni di molti gadget e dispositivi medici. Da qui l’idea di creare una batteria del futuro leggera, ultra sottile e flessibile, come un foglietto di carta.

Il nuovo modello, progettato da un team di scienziati, è totalmente integrato e può essere stampato come carta, arrotolato, piegato o tagliato in qualsiasi forma si desidera, senza compromettere la sua efficacia o l’integrità meccanica. Le nuove batterie possono essere anche sovrapposte una sopra l’altra per aumentarne la potenza; inoltre, per farla funzionare possono essere utilizzati anche liquidi corporei come il sangue, le urine, il sudore. Oltre il 90% del dispositivo è costituito da cellulosa in cui sono stati integrati nano tubi di carbonio (dando alla batteria il colore nero), microstrutture che funzionano come elettrodi e consentono alla pila di condurre elettricità.

Il dispositivo funziona sia come una batteria ad alta capacità che come un supercondensatore ad alta potenza, in grado cioè di rilasciare elettricità velocemente: di solito, quest’ultimi, sono componenti separati nei sistemi elettrici. La “pila” è funzionale in una gamma di temperature fino a 300 ° F (150 ° C) e fino a – 100 ° F (-73 ° C).

Il dispositivo garantisce a lungo termine, potenza costante come una batteria agli ioni di litio, ma anche scariche di alta energia come un supercondensatore. È un unico dispositivo. I componenti sono molecolarmente collegati tra loro: i nanotubi di carbonio sono incorporati nella carta, che è immersa nell’elettrolita. Il risultato finale: un dispositivo che sembra e pesa come un semplice pezzo di carta.

A differenza delle tradizionali batterie, in cui sono presenti sostanze chimiche tossiche, la batteria alla cellulosa potrebbe essere particolarmente utile per alimentare un pacemaker o altre apparecchiature in campo medico con il vantaggio di essere, al tempo stesso, ecologica ossia non nociva per l’ambiente.

Pannelli solari più efficiente e duraturi: come?

Articoli.doc6La scoperta arriva da un gruppo di scienziati che da tempo hanno puntato gli occhi verso le piante e il loro modo di produrre energia attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana. La clorofilla, pigmento che si trova sullo strato superiore della foglia della pianta, cattura l’energia del sole trasformandola in energia chimica. Durante il processo di fotosintesi le molecole generate dividono le cariche elettriche positive da quelle negative: questa frammentazione consente di produrre energia più efficiente e duratura. Gli attuali pannelli solari immagazzinano energia solare per pochi microsecondi proprio perché le cariche positive e negative che inizialmente vengono separate si riuniscono prima di diventare energia elettrica. Con la nuova tecnologia ispirata alla fotosintesi, invece, i futuri pannelli solari potranno immagazzinare energia solare per giorni o addirittura per settimane.

Le due componenti che consentono di far funzionare il sistema sviluppato dal team UCLA sono un donatore polimero e un piccolo accettore fullerene. L’aggregazione a determinate temperature di questi due componenti, è la chiave per la creazione di celle solari organiche altamente efficienti a costi ridottissimi. Il donatore polimero assorbe la luce solare e passa elettroni all’accettore fullerene: il processo genera energia elettrica. La tecnologia UCLA, però, dispone gli elementi in modo ben preciso, come piccoli fasci di spaghetti cotti (polimeri) con polpette (accettori) posizionate in punti strategici. Alcune polpette di fullerene sono progettate per sedersi all’interno dei fasci di spaghetti, altre a rimanere all’esterno. I fullereni all’interno della struttura prendono gli elettroni dai polimeri e li gettano al fullerene esterno, che mantiene a distanza gli elettroni dal polimero per settimane. Infine, il nuovo design è anche più ecologico rispetto alla tecnologia attuale, in quanto i materiali possono essere assemblati in acqua anziché in soluzioni organiche più tossiche ampiamente utilizzate oggi. La tecnologia è ancora in fase di sviluppo, ma i primi risultati sono molto promettenti. Una volta creata la struttura giusta, è possibile migliorare notevolmente la conservazione di energia.

Energia pulita a forma di girasole

Articoli.doc11

James Cameron è stato uno dei primi ad utilizzare pannelli solari nei set dei suoi film. Di recente ha contribuito a ridisegnare il pannello solare in modo da migliorarne l’estetica e aumentarne le prestazioni tecnologiche ispirandosi ai girasoli. Questi fiori hanno la capacità naturale di seguire il percorso del sole durante tutto il giorno.

Il progetto è composto da una struttura a forma di fiore alta 10 metri e larga 5 metri. Ogni fiore ha 5 pannelli centrali e 14 “petali” che ruotano automaticamente per seguire il movimento del sole e catturare la massima quantità di raggi in modo da ottimizzare il funzionamento dei pannelli fotovoltaici. Il progetto è stato realizzato con l’intento di creare dei pezzi d’arte funzionale.

Con la combinazione di una tecnologia funzionale e di un’estetica piacevole, i girasoli possono adattarsi a qualunque sito, dai centri commerciali ai parchi, alle scuole. I primi pannelli solari a forma di girasole, detti anche Sun Flowers, sono stati installati nel campus di Malibu della scuola MUSE, una scuola no profit fondata dalla moglie ambientalista di Cameron. A differenza dei tradizionali pannelli solari che sono posizionati fissi su una collina, su un tetto e ciò li induce a perdere preziose ore di energia solare come il sole si muove attraverso il cielo riducendo la loro efficienza, i fotovoltaici a forma di girasole generano attualmente circa 260 kWh al giorno, fornendo circa dal 75 al 90 % del fabbisogno energetico della scuola. Altro vantaggio: i pannelli avendo una forma quasi esattamente come un ombrellone, possono essere utili per fornire ombra. Pertanto potrebbero essere posizionati in zone assolate. L’impianto, inoltre, dispone di un anemometro in grado di misurare la velocità del vento: quando è troppo elevata, il sistema si chiude, appiattendosi, per evitare di subire danni.

Energia pulita dall’evaporazione dell’acqua

Articoli.doc0

Molta acqua evapora ogni giorno sulla Terra, da un calcolo statistico circa 1.000 miliardi di litri.

L’evaporazione dell’acqua è una sorgente pulita di energia solare che fino ad oggi è rimasta in gran parte inutilizzata. Ma un team di scienziati della Columbia University sta cercando di cambiare la situazione. Questa nuova ricerca ci mostra come l’energia proveniente dall’evaporazione dell’acqua può essere convertita in energia cinetica con successo e quindi in energia elettrica. Lo studio si basa sulle proprietà naturali delle spore batteriche, un tipo di cellula riproduttiva in grado di rimanere inattiva per lungo tempo e poi di germinare dando origine a un nuovo organismo in determinate condizioni, e le loro reazioni all’umidità. Infatti, quando le spore batteriche si gonfiano e si restringono in risposta ai cambiamenti di umidità, in un modo molto simile ad un muscolo, possono spingere o lanciare oggetti adiacenti esercitando su di essi una forza considerevole. Grazie a questo movimento riescono a immagazzinare più energia, a parità di peso, rispetto ad altri materiali utilizzati per oggetti in movimento. Da questa scoperta l’idea di creare due dispositivi capaci di funzionare con l’energia dell’evaporazione.

Il primo, un galleggiante, azionato da un motore a pistoni in cui le spore sono incollate da entrambi i lati di un sottile nastro biadesivo in plastica, simile al nastro delle vecchie cassette per autoradio. Se esposto all’aria secca il nastro assume una forma ondulata arricciandosi; mentre, se è esposto all’umidità il nastro si distende. Il nastro è stato disposto all’interno di una scatola di plastica che galleggia in acqua e con un’apertura a finestra in cima ad esso. Quando il nastro registra umidità sufficiente la finestra si apre sprigionando l’umidità. Quando la scatola è stata collegata ad un generatore, il moto del pistone ha prodotto energia sufficiente per creare un flash di luce.

Il secondo dispositivo, un motore rotativo, che guida un auto in miniatura. Simile ad una turbina, presenta punti delle spore poste sull’estremità di piccoli pezzi di nastro, che sono attaccati ad una ruota. Metà della ruota è racchiusa in una plastica, caso in cui il nastro è esposto all’umidità e quindi si distende, mentre l’altra metà della ruota viene lasciata aperta e quindi il nastro si arriccia.

Quando questa ruota è stata collegata ad una piccola auto giocattolo, l’ energia prodotta è stata sufficiente per spingere in avanti il veicolo. I ricercatori ritengono che questa metodologia potrebbe alimentare una macchina, o che una versione molto più grande potrebbe essere collocata sopra l’ acqua per produrre tanta elettricità come una turbina eolica.

Nuovo concorrente nel mercato dell’energia

Articoli.doc7

L’energia fossile che utilizziamo al giorno d’oggi ha portato progresso tecnologico, ma anche disastri come l’inquinamento. Questo è il motivo principale per cui sempre più persone al giorno d’oggi sono alla ricerca di sistemi alternativi di produrre energia senza inquinare l’ambiente. Andre Broessel pensa di aver trovato una soluzione a tutto ciò: si chiama Beta.ray, il nuovo collettore di energia solare a forma di una gigantesca sfera trasparente con un sistema di inseguimento solare integrato, in grado di raccogliere contemporaneamente sia l’energia solare che la potenza termica a prescindere dalle condizioni climatiche e meteorologiche.

A differenza di tutti i pannelli solari convenzionali che guardano ad una direzione fissa e raccolgono energia solo dal sole per una parte limitata della giornata, Beta.ray ruota secondo la direzione del sole. Il sistema di rilevamento ad alta tecnologia è una metodo brevettato a doppio asse, che consente di cercare l’angolo ottimale. Grazie a questo, e alla lente in cristallo trasparente che funziona come un concentratore di luce in entrata, il progetto di Rawlemon promette fino al 95% in più di conversione di energia (per quanto riguarda l’emisfero settentrionale).

Vediamo ora, alcune delle specifiche della tecnologia. La lente sferica è in polimero acrilico con un diametro di 1,8 m, e riempito con 3055 litri di acqua. Una sfera in grado di produrre una media di 3,4 KWh al giorno, che deriva dal combinato termico e solare. In modalità ibrida, i livelli di efficienza raggiungono il 57%.

A quanto pare, la tecnologia ha superato numerosi test di resistenza, e ha dimostrato di essere pienamente operativa anche in giornate di tempesta con venti che raggiungono 120 m / s. Il sistema è decisamente diverso da qualsiasi altra tecnologia vista fino ad oggi e non sarà una sorpresa se presto vedremo spuntare questo prototipo ovunque.

Gli aerei del futuro imiteranno il volo a stormo degli uccelli

voli aerei e compagnie aeree

In passato, il trasporto aereo si è concentrato principalmente su come i passeggeri giungessero a destinazione nel modo più sicuro e più veloce possibile. Per il futuro, invece, come indicato in un articolo comparso sul blog di SkyToolBox, si prospetta un’idea di volare completamente diversa che permetta da un lato di risparmiare energia riducendo i consumi di carburante durante il volo e di conseguenza le emissioni di CO2 e dall’altro di preservare l’ambiente. Negli ultimi 40 anni, il consumo dei carburanti ed emissioni di gas serra emessi dagli aerei è stato ridotto del 75% grazie ai progressi tecnologici e iniziative positive che si sono avute nel settore dell’aviazione ma poiché la domanda di trasporto aereo è in continua crescita, le prestazioni devono continuare a migliorare. Al fine di raggiungere gli obiettivi di eco-efficienza nel settore uno dei principali produttori aeronautici del mondo, Airbus, ha pubblicato la sua idea di come sarà il volo degli aerei nel futuro: “volo a stormo” come gli uccelli.

Dopo un attenta analisi e studio sul volo degli uccelli a stormo, ossia nella caratteristica forma a V, gli scienziati hanno capito ed evidenziato che volando in questa maniera gli uccelli risparmiano energia e fanno molta più strada rispetto a se volano da soli. Quindi la domanda che si sono posti: perché non imitare la natura e applicare lo stesso principio anche per gli aerei? Una dozzina di aerei che volano insieme in cielo su rotte prefissate: una soluzione che porterebbe sicuramente ad una riduzione dell’attrito aerodinamico garantendo una maggiore velocità con un risparmio di carburante di quasi il 20%.

Per ridurre, invece, i consumi di carburante durante le procedure di atterraggio e decollo è possibile sfruttare traiettorie più ripide mantenendo i motori al minimo della potenza.

Infine, l’aria spostata dagli aerei durante le operazioni di atterraggio e decollo potrebbe essere usata per produrre energia elettrica dal minieolico. Energia da sfruttare, poi, per spingere gli aerei a terra, eseguendo il rullaggio a motori spenti.

Un’ipotesi che comporterebbe un vero e proprio cambiamento nel settore dell’aviazione del tutto innovativa e affascinante ma non facile da realizzare.

Basti pensare che per volare a stormo servono molti aerei che viaggiano tutti contemporaneamente nella stessa rotta ed è impensabile che possa essere effettuato da una sola compagnia aerea. Servirebbe, quindi, cooperazione: una politica commerciale volta a condividere la stessa rotta da parte di più compagnie aeree disposte a viaggiare insieme.

Da non sottovalutare, infine, anche il discorso sulla gestione elettrica degli spostamenti da terra: sarebbe necessario riprogettare interi aeroporti. Il lavoro da fare è tanto ma con la buona volontà di tutti… tutto è possibile. Volere è potere.

In tema di voli merita una segnalazione il suddetto sito che consente di effettuare ricerche su voli e compagnie aeree in modo rapido e intuitivo. Ad esempio impostando Milano come aeroporto di partenza e New York come aereoporto di arrivo è possibile conosocere tutti i voli che collegano Milano e New York.

 

Rinnovarsi con le rinnovabili

Articoli.doc5

Per un’economia più efficiente e un futuro più pulito è importante cambiare direzione e focalizzare l’attenzione verso le fonti rinnovabili. E’ questo il passo importante che la civiltà dovrà fare nel prossimo futuro per sopravvivere alla crisi energetica. In primis, ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili che negli ultimi secoli ha contribuito al surriscaldamento della Terra con l’emissione di notevoli quantità di gas nell’atmosfera causando aria sempre più inquinante, condizioni climatiche estreme e sempre più variabili, presenza e aumento di nuove malattie. L’utilizzo delle fonti rinnovabili per produrre energia al posto dei combustili fossili ridurebbe notevolmente la quantità totale prodotta di gas serra preservando l’ambiente. In secundis, sfruttare le fonti rinnovabili potrebbe essere una soluzione per rilanciare l’economia globale del Paese creando nuovi posti di lavoro. Un’ alternativa da non sottovalutare e uno stimolo concreto per l’economia dopo un prolungato periodo di recessione. Passando all’ultimo punto, ma non per questo il meno importante, diminuire il consumo di petrolio. In una realtà in cui il mercato globale del petrolio è diventato estremamente volatile e oneroso è giusto focalizzare l’attenzione alle energie rinnovabili e puntare sul mercato interno e quindi sull’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili locali. Ciò migliorerebbe drasticamente la nostra sicurezza e indipendenza energetica. Quindi la chiave del rinnovamento, della modernizzazione è nelle fonti energetiche rinnovabili: sole, vento, biomassa, energia geotermica, energia idrica etc. Tutte queste fonti sono un ottimo potenziale per soddisfare il nostro fabbisogno energetico.

Parchi eolici più silenziosi: la chiave si trova nel volo del gufo

Articoli.doc4

Un nuovo tipo di rivestimento potrebbe, in futuro, cambiare la struttura delle turbine eoliche rendendole significativamente meno rumorose come il volo furtivo dei gufi in grado di sorprendere le loro preda in modo inosservato. Ma cosa rende le ali dei gufi così silenziose? Dopo un attento studio delle sue piume con sofisticati microscopi ad alta risoluzione un team di scienziati ha evidenziato tre caratteristiche in grado di disperdere il suono prodotto dalla turbolenza dell’aria rendendole silenziose: un pettine flessibile di setole lungo il bordo d’attacco dell’ala, una copertura di peluria lungo tutto la larghezza delle ali e una frangia porosa e flessibile sul bordo posteriore. Da qui nasce l’idea di realizzare un prototipo di ala ispirato alle ali dei gufi capace di generare più energia eolica con minore rumorosità. Al fine di replicare la struttura, i ricercatori hanno utilizzato un materiale soffice simile a quello usato per i veli da sposa. Rendendosi conto, però, che l’applicazione di un velo da sposa sulle lame di una turbina eolica non è cosa fattibile, il team ha realizzato un rivestimento di plastica in 3d che somigliasse come struttura al velo da sposa e testato nella galleria del vento. Già dai primi test l’esperimento ha rivelato ottimi risultati in quanto il rumore di un segmento di una lama di turbina si è ridotto di 10 decibel. Giusto per avere un’idea, in termini di paragone 10 db corrisponde al suono generato dal fruscio delle foglie. Il passo successivo è quello di testare il rivestimento su una turbina eolica funzionante. Secondo i ricercatori, una significativa riduzione del rumore generato da una turbina eolica potrebbe consentire loro di girare più velocemente, senza alcun rumore aggiuntivo. Ad una azienda di media grandezza, ciò significherebbe tanti megawatt in più e quindi maggiore produzione di energia elettrica. Oltre a turbine eoliche meno rumorose, secondo i ricercatori, questo tipo di soluzione potrebbe essere applicata anche alle ali di un aereo.

Pannelli solari… un altro passo avanti! Da rigidi a flessibili

Articoli.doc3

Se pensiamo ad un pannello solare, quasi sicuramente lo immagineremmo di colore blu scuro o nero, di forma piatta e rigido. Ora pensate ad immaginare, invece, ad un pannello solare semi-trasparente, ultra-sottile e flessibile. Solo immaginazione? No… Risultati e studi effettuati dai ricercatori dell’Università di Standford hanno reso quest’ultima versione realtà: celle solari più all’avanguardia con un nuovo design.

Se fino a qualche anno fa i pannelli solari erano realizzati con substrati di vetro rigido, limitando le loro potenziali applicazioni, oggi, esistono versioni più flessibili e sottili adattabili e applicabili a qualsiasi superficie, come uno sticker. E’ possibile applicarli ad una varietà di superfici sia piane che curve, compreso vetro, plastica, carta senza perdita di efficienza e senza rilasciare residui da un’applicazione all’altra. La chiave del successo risiede nella struttura della superficie caratterizzata da un’ unica base di silicio e biossido di silicio su sui viene applicata una pellicola di 300 nanometri di nichel. La cella solare, a sua volta, viene posizionata sulla pellicola di nichel, utilizzando tecniche di produzione standard, e ricoperta con uno strato di polimero protettivo. Infine, sulla parte superiore della cella del nastro isolante termico che consente di essere rimosso facilmente e quindi di essere applicato su di una nuova superficie. In che modo? Basta immergerla in acqua a temperatura ambiente e il bordo della cella inizia a staccarsi dalla base rigida e può essere applicato sulla superficie scelta. Ancora più interessante è che i pannelli solari cosiddetti “peel to stick” non richiedono alcuna lavorazione sono facili da applicare, meno ingombranti e pesanti: una vera e propria rivoluzione del fotovoltaico!

La turbina eolica cambia “look”

Articoli.doc1

Le turbine che attualmente conosciamo e utilizziamo per l’energia eolica sono pezzi incredibilmente avanzati della tecnologia. Tutto all’interno di essi, dalla forma dei loro profili ai generatori, sono stati accuratamente progettati per ottenere la massima efficienza. Stiamo parlando di una tecnologia evoluta e matura, ma ciò non significa che una forma diversa della turbina non possa portare a ulteriori miglioramenti nelle prestazioni e, perché no, nel design.

Ebbene si. Anche per gli aerogeneratori è il momento di cambiare la propria immagine: una turbina eolica senza pale ma semplicemente caratterizzata da un lungo cilindro, tipo vortice, in fibra di lana di vetro e di carbonio, oscillante. Nella parte bassa del cilindro due magneti respingenti che agiscono come una sorta di motore non elettrico. Quando il cilindro oscilla verso una direzione, uno dei due magneti si muove nella direzione opposta. Il movimento oscillante generato viene trasformato in energia elettrica. Avete idea di cosa significherebbe? Sicuramente meno materiale per realizzarle abbattendo i costi di produzione e di tempo, di facile manutenzione in quanto priva di collegamenti, ingranaggi, bulloni e parti meccaniche in movimento, fornendo stessa energia delle precedenti e con un impatto ambientale inferiore. Infine, più silenziosa e più sicura per gli uccelli che possono volare intorno a loro in modo sicuro senza scontrarsi con le sue lame. I tecnici dell’azienda spagnola, inventori del progetto, assicurano che si possa arrivare ad un risparmio in fase di produzione pari al 53% rispetto alla tradizionali turbine. Per il suo movimento naturale, uno dei fondatori l’ha paragonata ad un “asparago”. Vi presento Vortex.