Kers per metropolitane,a Philadelphia lo studio

Già da qualche tempo generare energia dalla frenata di un veicolo è realtà ma applicarlo ai mezzi pubblici è una novità che apre interessanti orizzonti. 


Fin dal 1997 auto ibride come la Toyota Prius adottano il regenerative brake, il freno rigenerativo che ferma il veicolo e contemporaneamente recuperal'energia generata dal suo stato di inerzia, ma ora a Philadelphia hanno pensato di applicare il medesimo meccanismo anche ai treni metropolitani. 

L'idea è nata due anni fa, quando l'azienda di trasporto pubblico locale South Eastern Pennsylvania Transit Authority (SEPTA) ha iniziato a studiare un congegno che permettesse di non sprecare tutta l'energia accumulata in frenata, quella forza che ci spinge in avanti ogni volta che una metropolitana arriva alla fermata. 

A differenza delle auto però l'energia prodotta non viene stoccata all'interno del veicolo ma messa in rete tramite smart grid, reti di informazione che distribuiscono l'elettricità regolandone il flusso in funzione della domanda. Così l'energia va solo dove viene richiesta, creando un sistema che tenta di non sprecare neanche un kilowatt. 

Altro aspetto interessante, è che l'energia prodotta dai treni non viene messa in rete gratuitamente ma venduta a chi ne ha bisogno, andando quindi a rimpinguare le casse dell'azienda di trasporto e sgravando dei costi gli utenti e la collettività. 

Il sistema per ora è in adozione su una sola linea ma la SEPTA già prevede di risparmiare 190 mila dollari l'anno in energia e di ricavare tra i 75 mila e i 250 dollari dalla vendita delle eccedenze. Tradotto in euro significa un risparmio che va dai 210 ai 348 mila euro, un bel gruzzoletto prodotto praticamente gratis.

wired.it

Il Fotovoltaico incotra gli spinaci

Le celle solari del futuro potrebbero avere molto in comune con Popeye. I ricercatori della Vanderbilt University hanno infatti studiato un nuovo modo per combinare una proteina contenuta negli spinaci e impiegata nellafotosintesi al silicio, il materiale di cui di solito sono fatti i pannelli fotovoltaici. Il procedimento produrrebbe molta più corrente di quanta sia mai stata supportata da celle solari ibride.

Quello descritto nello studio su Advanced Materials non è il primo modulo fotovoltaico ad essere costruito con questa proteina complessa, detta Ps1 (Photosystem 1), capace di convertire la luce in energia elettrochimica. La scoperta che la molecola continuasse a funzionare anche se estratta dalla pianta – e con un’efficienza incredibile, pari quasi al 100%, a differenza degli strumenti artificiali che arrivano a meno del 40% – è stata fatta più di 40 anni fa, e da tempo si tenta di sfruttarla per creare celle solari ibride. Uno sforzo decennale che si comprende se si pensa quanto sia economica e facilmente reperibile la materia prima per ottenere la proteina.

Nonostante gli anni di ricerca, rimangono alcuni problemi tecnici da risolvere. Ingegneri e chimici hanno nel tempo sviluppato diversi modi per estrarre Ps1, e dimostrato che può effettivamente essere impiegata nei moduli fotovoltaici. Tuttavia, il quantitativo dienergia elettrica per metro quadro prodotto dalle celle ibride risulta ancora decisamente inferiore a quello delle normali celle già in commercio.

Per tentare di risolvere il problema, gli scienziati hanno provato una nuova via, creando dei substrati di silicio alti appena un micrometro (quanto una cellula di un batterio e cento più di una singola molecola di Ps1) che si adattassero perfettamente ad accogliere la proteina. Il procedimento per ottenere i nuovi dispositivi parte direttamente dall’estrazione del pigmento fotosintetico dagli spinaci: la soluzione acquosa che si ottiene viene versata su una base di silicio ‘dopato’, cioè a cui sono stati aggiunti atomi carichi positivamente, e poi lasciata evaporare, in modo che le proteine si depositino in maniera casuale sullo strato superficiale del dispositivo.

Proprio l’uso di silicio dopato permette agli studiosi di aumentare la corrente prodotta. La proteina, esposta alla luce, assorbe l’energia dei fotoni e la usa per liberare gli elettroni sulla superficie, creando uno spostamento di carica.

Se il silicio usato non è stato dopato, la corrente si sposta a seconda dell’orientamento casuale delle proteine, generando flussi che possono annullarsi tra loro, vanificando il procedimento; se invece si usa il materiale con l’aggiunta di atomi carichi, la corrente è costretta a spostarsi in un’unica direzione, e a quel punto l’interazione è costruttiva e la corrente aumenta.

Stando a quanto riportato dagli scienziati statunitensi, la combinazione di Ps1 e silicio porta a produrre quasi un milliampere (850 microA) di corrente per centimetro quadrato, a una tensione di 0,3 volt: un risultato ancora lontano da quello delle normali celle solari (le celle Enel, ad esempio, raggiungono valori di 30/35mA a una tensione di 0,5V), ma che è quasi due volte e mezzo maggiore rispetto alle migliori cellule ibride finora costruite. “Se riuscissimo ad allineare correttamente le proteine, invece che determinare solo il verso in cui scorre la corrente, il risultato sarebbe ancora migliore”, ha spiegato David Cliffel, docente di chimica nell’ateneo statunitense.

Ora gli ingegneri stanno lavorando alla produzione di un prototipo funzionante di cella solare ibrida basata proprio sul modello descritto. “Se si procede a questo ritmo – fanno sapere – riusciremo a raggiungere le prestazioni degli altri tipi di moduli fotovoltaici in appena tre anni. Secondo le nostre stime presto un modulo di questo tipo, grande 60 cm quadri, potrebbe facilmente produrre una corrente di 100 mA, mantenendo una tensione di 1V”.

galileo.it