Home Notizie recenti Queste innovazioni energetiche potrebbero trasformare il modo in cui mitighiamo i cambiamenti...

Queste innovazioni energetiche potrebbero trasformare il modo in cui mitighiamo i cambiamenti climatici e risparmiare denaro nel processo

60
0

Costruire pannelli solari su fonti d’acqua è un modo sia per fornire energia che per ridurre l’evaporazione nelle regioni colpite dalla siccità. Credito: Robin Raj, Citizen Group e Solar Aquagrid

Per la maggior parte delle persone, un parco solare o un impianto geotermico è semplicemente un produttore di energia. Scienziati e ingegneri vedono molto più potenziale.

Immaginano turbine eoliche offshore che catturano e immagazzinano carbonio sotto il mare e impianti geotermici che producono metalli essenziali per l’alimentazione dei veicoli elettrici. Anche le batterie dei veicoli elettrici possono essere trasformate per alimentare le case, facendo risparmiare denaro ai loro proprietari.

Con gli scienziati di tutto il mondo che lanciano l’allarme sui crescenti pericoli e costi del cambiamento climatico, esploriamo alcune idee all’avanguardia che potrebbero trasformare il modo in cui le tecnologie odierne riducono gli effetti del riscaldamento globale, da cinque recenti articoli in The Conversation.

1. Canali solari: protezione alimentazione + acqua

E se i pannelli solari facessero il doppio del dovere, proteggendo l’approvvigionamento idrico e producendo più energia?

La California sta sviluppando i primi canali solari degli Stati Uniti, con pannelli solari costruiti su alcuni dei canali di distribuzione dell’acqua dello stato. Questi canali corrono per migliaia di miglia attraverso ambienti aridi, dove l’aria secca aumenta l’evaporazione in uno stato spesso turbato dalla scarsità d’acqua.

“In uno studio del 2021, abbiamo dimostrato che coprire tutte le 4.000 miglia di canali della California con pannelli solari farebbe risparmiare più di 65 miliardi di galloni d’acqua all’anno riducendo l’evaporazione. Questo è sufficiente per irrigare 50.000 acri di terreno agricolo o soddisfare il fabbisogno idrico residenziale di oltre 2 milioni di persone”, scrive il professore di ingegneria Roger Bales dell’Università della California, Merced. Amplieranno anche l’energia rinnovabile senza occupare terra coltivabile.

Queste innovazioni energetiche potrebbero trasformare il modo in cui mitighiamo il cambiamento climatico e risparmiare denaro nel processo – 5 letture essenziali

Anche altri paesi, tra cui Cina e India, stanno testando i parchi solari sull’acqua. Credito: Solar Aquagrid LLC, CC BY-ND

La ricerca mostra che le attività umane, in particolare l’utilizzo di combustibili fossili per l’energia e i trasporti, stanno inequivocabilmente riscaldando il pianeta e aumentando il clima estremo. L’aumento delle energie rinnovabili, attualmente circa il 20% della produzione di elettricità su scala industriale degli Stati Uniti, può ridurre la domanda di combustibili fossili.

Mettere i pannelli solari sopra l’acqua ombreggiata può anche migliorare la loro produzione di energia. L’acqua più fresca abbassa la temperatura dei pannelli di circa 10 gradi Fahrenheit (5,5 Celsius), aumentandone l’efficienza, scrive Bales.

2. L’energia geotermica potrebbe aumentare l’alimentazione della batteria

Affinché l’energia rinnovabile riduca le emissioni globali di gas serra, gli edifici e i veicoli devono essere in grado di utilizzarla. Le batterie sono essenziali, ma l’industria ha un problema con la catena di approvvigionamento.

La maggior parte delle batterie utilizzate nei veicoli elettrici e negli accumulatori di energia su scala industriale sono batterie agli ioni di litio e la maggior parte del litio utilizzato negli Stati Uniti proviene da Argentina, Cile, Cina e Russia. La Cina è il leader nella lavorazione del litio.

Geologo e ingegneri stanno lavorando a un metodo innovativo che potrebbe aumentare la fornitura di litio negli Stati Uniti a casa estraendo il litio dalle salamoie geotermiche nella regione del Salton Sea in California.

Le salamoie sono il liquido residuo in un impianto geotermico dopo che il calore e il vapore vengono utilizzati per produrre energia. Quel liquido contiene litio e altri metalli come manganese, zinco e boro. Normalmente, viene pompato di nuovo sottoterra, ma i metalli possono anche essere filtrati.

“Se i progetti di prova ora in corso dimostreranno che il litio per batterie può essere estratto da queste salamoie a costi contenuti, 11 impianti geotermici esistenti lungo il Salton Sea da solo potrebbero avere il potenziale per produrre abbastanza litio metallico da fornire circa 10 volte l’attuale domanda degli Stati Uniti”, scrivono il geologo Michael McKibben dell’Università della California, Riverside, e lo studioso di politica energetica Bryant Jones della Boise State University.

Il 31 marzo 2022 il presidente Joe Biden ha invocato il Defense Production Act per fornire incentivi alle aziende statunitensi per l’estrazione e la lavorazione di minerali più critici per le batterie.

3. Idrogeno verde e altre idee di stoccaggio

Gli scienziati stanno lavorando anche su altri modi per potenziare la catena di approvvigionamento dei minerali delle batterie, incluso il riciclaggio del litio e del cobalto dalle vecchie batterie. Stanno anche sviluppando progetti con altri materiali, ha spiegato Kerry Rippy, ricercatore del National Renewable Energy Lab.

L’energia solare concentrata, ad esempio, immagazzina l’energia dal sole riscaldando il sale fuso e utilizzandolo per produrre vapore per azionare i generatori elettrici, in modo simile a come una centrale a carbone genererebbe elettricità. È costoso, tuttavia, e i sali attualmente utilizzati non sono stabili a temperature più elevate, scrive Rippy. Il Dipartimento dell’Energia sta finanziando un progetto simile che sta sperimentando la sabbia riscaldata.

I combustibili rinnovabili, come l’idrogeno verde e l’ammoniaca, forniscono un diverso tipo di stoccaggio. Poiché immagazzinano energia sotto forma di liquido, possono essere trasportati e utilizzati per la spedizione o il carburante per razzi.

L’idrogeno riceve molta attenzione, ma non tutto l’idrogeno è verde. La maggior parte dell’idrogeno utilizzato oggi è in realtà prodotto con gas naturale, un combustibile fossile. L’idrogeno verde, al contrario, potrebbe essere prodotto utilizzando energia rinnovabile per alimentare l’elettrolisi, che divide le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno, ma ancora una volta è costoso.

“La sfida chiave è ottimizzare il processo per renderlo efficiente ed economico”, scrive Rippy. “Il potenziale guadagno è enorme: energia inesauribile, completamente rinnovabile”.

4. Usa il tuo veicolo elettrico per alimentare la tua casa

Le batterie potrebbero presto trasformare il tuo veicolo elettrico in una gigantesca batteria mobile in grado di alimentare la tua casa.

Solo pochi veicoli sono attualmente progettati per la ricarica da veicolo a casa, o V2H, ma questo sta cambiando, scrive l’economista energetico Seth Blumsack della Penn State University. Ford, ad esempio, afferma che il suo nuovo camioncino F-150 Lightning sarà in grado di alimentare una casa media per tre giorni con una singola carica.

Blumsack esplora le sfide tecniche man mano che V2H cresce e il suo potenziale per cambiare il modo in cui le persone gestiscono l’uso dell’energia e il modo in cui le utility immagazzinano energia.

Ad esempio, scrive, “alcuni proprietari di abitazione potrebbero sperare di utilizzare il proprio veicolo per ciò che i pianificatori di servizi pubblici chiamano ‘rasatura di picco’: attingendo energia domestica dal proprio veicolo elettrico durante il giorno invece di fare affidamento sulla rete, riducendo così i loro acquisti di elettricità durante le ore di punta della domanda .”

5. Catturare il carbonio dall’aria e bloccarlo

Un’altra tecnologia emergente è più controversa.

Gli esseri umani hanno immesso così tanta anidride carbonica nell’atmosfera negli ultimi due secoli che la semplice sospensione dell’uso di combustibili fossili non sarà sufficiente per stabilizzare rapidamente il clima. La maggior parte degli scenari, inclusi i recenti rapporti del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, mostrano che il mondo dovrà rimuovere anche l’anidride carbonica dall’atmosfera.

La tecnologia per catturare l’anidride carbonica dall’aria esiste, si chiama cattura diretta dell’aria, ma è costosa.

Ingegneri e geofisici come David Goldberg della Columbia University stanno esplorando modi per ridurre questi costi combinando la tecnologia di cattura diretta dell’aria con la produzione di energia rinnovabile e lo stoccaggio del carbonio, come le turbine eoliche offshore costruite sopra formazioni rocciose sottomarine dove il carbonio catturato potrebbe essere rinchiuso.

Il più grande impianto di cattura diretta dell’aria al mondo, lanciato nel 2021 in Islanda, utilizza l’energia geotermica per alimentare le sue apparecchiature. L’anidride carbonica catturata viene miscelata con l’acqua e pompata in formazioni vulcaniche di basalto sotterranee. Le reazioni chimiche con il basalto lo trasformano in un carbonato duro.

Goldberg, che ha contribuito a sviluppare il processo di mineralizzazione utilizzato in Islanda, vede un potenziale simile per i futuri parchi eolici offshore negli Stati Uniti. Le turbine eoliche producono spesso più energia di quella necessaria ai loro clienti in un dato momento, rendendo disponibile l’energia in eccesso.

“Costruite insieme, queste tecnologie potrebbero ridurre i costi energetici della cattura del carbonio e ridurre al minimo la necessità di condotte a terra, riducendo l’impatto sull’ambiente”, scrive Goldberg.


Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.La conversazione

Articolo precedenteCome proteggere i bambini dalle cadute delle finestre
Articolo successivoLa scienza dietro le finestre a ghigliottina e come ventilano le nostre case