Energie rinnovabili

Energie rinnovabili nuovi materiali e tecnologie

Energie rinnovabili più performanti con i polimeri high-tech

La domanda di energia rinnovabile e sostenibile sta crescendo. Principalmente sono tre i fattori che stanno spingendo le persone e il mercato a cercare alternative alle energie che provengono da fonti tradizionali come il carbone e il petrolio. Prima di tutto si sta radicando la consapevolezza degli impatti negativi dei combustibili fossili sull'ambiente e sul riscaldamento climatico. Dall'altro la risalita dei prezzi che ha conseguenze importanti sulla spesa dei singoli ma anche nella produzione industriale di beni e servizi. Infine la coscienza che le riserve fossili stanno raggiungendo il loro esaurimento.

Tra le forme di produzione di energia rinnovabile, l'attenzione maggiore va a quella eolica e a quella solare, perché universalmente disponibili. Infatti l'idroelettrico e il geotermico richiedono strutture e condizioni che non sono presenti ovunque.

Soprattutto l'energia solare è in rapido aumento a causa della sua abbondanza, dei bassi costi operativi e di manutenzione e delle emissioni trascurabili.

Le tecnologie e i materiali avranno un impatto determinante per il loro uso a livello di massa e la loro produzione in scala. Covestro è parte attiva in questo processo di rinnovamento con progetti sperimentali e collaborazioni con le maggiori industrie produttrici per definire materiali più performanti e rendere le tecnologie adatte alla produzione industriale. Un lavoro al fianco dei progettisti per creare prodotti dedicati alle energie rinnovabili che siano sostenibili, durevoli e riciclabili.

Energia eolica

L'energia eolica è una delle fonti di energia rinnovabile che grazie all'impatto positivo dato dai nuovi materiali e dalle nuove tecniche sta mostrando grandi potenzialità di crescita. Il vento è presente quasi in ogni angolo del pianeta e può essere sfruttato in maniera efficace e su larga scala. I fattori che fino a ora hanno frenato una reale crescita e una produzione competitiva rispetto ai metodi convenzionali, sono sostanzialmente di tipo strutturale ed economico. I parchi eolici sono posizionati in luoghi esposti a condizioni atmosferiche severe come l'offshore. I nuovi polimeri high-tech stanno mostrando come:

  • ridurre l'effetto degli agenti atmosferici
  • alleggerire le strutture delle pale
  • ridurre i tempi di produzione e di manutenzione
  • allungare la vita di tutti le parti di una turbina eolica.

La sostenibilità di questo tipo di rinnovabile e le potenzialità insite nell'eolico ha spinto Covestro a collaborare con le maggiori case produttrici di pale eoliche e ha stretto accordi con la più grande compagnia di energia eolica per definire tecnologie innovative adottabili su scala industriale.

I poliuretani ridisegnano la produzione delle pale eoliche

Insieme a Goldwind e LZ Blades, tra i maggiori produttori mondiali di turbine e pale eoliche, Covestro ha unito nuovi materiali e tecnologia per creare la più grande pala in composito con poliuretano esistente sul mercato. La leggerezza del poliuretano ha conferito alla pala meno peso e al contempo una straordinaria resistenza meccanica e fisica rispetto a quelle tradizionali realizzate con resine epossidiche. Per creare i componenti della pala è stata usata una nuova macchina di stampaggio a infusione diretta studiata nei laboratori Covestro. Il processo di produzione è più veloce di quello utilizzato con le resine epossidiche e non richiede post-curing, diventando così più competitivo anche sul piano della produzione in scala e riducendo i costi complessivi.

Coating poliaspartici che proteggono a lungo gli impianti eolici

I nuovi sistemi poliaspartici sono l’ultima frontiera nella scienza del coating poliureico. Sono resine ad alte prestazioni chimiche e fisiche e a differenza dei sistemi poliuretanici ed epossidici, hanno tempi di lavorazione molto brevi e una fase di indurimento quasi immediata e non soggetta alle condizioni di temperatura ambientale. La varietà di poliaspartici e di coating a base acquosa Covestro contribuisce a rendere competitiva l'energia eolica perché diminuisce costi e quantità dei materiali e tempi di manodopera.

La protezione estrema degli elastomeri poliuretanici high-tech

Uno dei problemi maggiori degli impianti eolici è la salvaguardia dei cavi elettrici. Esposti a tutte le sollecitazioni ambientali estreme, la resistenza dei cavi è essenziale per il corretto funzionamento e l'efficienza finale di un impianto. A confronto delle resine plastiche, gli elastomeri avanzati hanno spiccata resistenza agli urti e all'idrolisi e alla torsione. Covestro ha partecipato attivamente con le aziende produttrici per studiare prodotti che rispondessero perfettamente sia a parametri di sollecitazioni estreme che a precise esigenze progettuali delle turbine e degli impianti eolici.

Più informazioni sul progetto Covestro per l'energia eolica qui

Energia solare

Tra le fonti rinnovabili, il solare certamente non ha rivali per accessibilità, adeguatezza dei costi, pulizia e produttività. Rispetto ad altre fonti di energia verde, il fotovoltaico ha numerosi vantaggi:

  • facilità di funzionamento
  • minor fabbisogno di manodopera rispetto ad altre risorse energetiche
  • assenza di parti meccanicamente in movimento
  • senza costi di manutenzione.

Le ricerche tendono a ottimizzare il rapporto costo/rendimento, l'efficienza e la durata. Da un lato si cerca di innovare i materiali e la produzione dei pannelli allo scopo di ottenere risultati di migliori di quelli attuali. Dall'altro si studiano batterie meno costose, con una produzione di scala più efficiente e migliori tempi di durata e di ricarica. Covestro sta investendo molte energie in progetti sperimentali alla ricerca di nuove applicazioni dei materiali polimerici nella generazione di energia fotovoltaica sia come parti dei sistemi solari, pannelli e batterie, sia per dare leggerezza a strutture che si muovono a energia solare.

Pannelli solari flessibili stampati su polimeri fotoconduttori

La nuova frontiera del fotovoltaico sono i pannelli ultrasottili realizzati con polimeri avanzati. Rispetto ai tradizionali pannelli in silicio, questi sono stampati su supporti plastici flessibili con speciali inchiostri a base di polimeri semiconduttori. Oltre alla riduzione di peso, la nuova tecnologia ha un bassissimo impatto ambientale per processo di produzione, per quantità di materia prima impiegata e anche per riciclabilità dei materiali.

Se con un chilogrammo di silicio si ottengono circa due metri quadrati di moduli solari, la nuova tecnologia arriva a coprire un intero campo di calcio con la stessa quantità di materia prima. Inoltre questo tipo di stampa implica processi snelli a temperature ridotte, con notevole risparmio in termini di costi. A fine vita il pannello può essere riciclato con le modalità già disponibili per le altre plastiche e nei tradizionali impianti di smaltimento. Ma è anche la flessibilità, il peso e lo spessore ridotti che aumentano le possibilità di uso di questa fonte di energia in campi di applicazione più spinti come l'abbigliamento, il biomedicale e naturalmente tutto il settore dei trasporti e dell'automotive.

Sonnenwagen: l'auto a energia solare

Un approccio innovativo è raggruppare in un unico progetto tutte le sfide della mobilità a energia solare. Covestro ha partecipato con un veicolo sperimentale alla Bridgestone World Solar Challenge, un race tra veicoli alimentati con energia solare che si tiene nei difficile terreno dell'outback australiano da Darwin a Adelaide. Con questo veicolo, il team di ricerca dell'università di Aachen e la ricerca Covestro hanno lavorato fianco a fianco per rinnovare con i poliuretani avanzati alcune parti dell'automobile e implementare le prestazioni. Nella sezione alimentazione si è sperimentato un nuovo sistema porta celle della batteria alimentata con pannelli solari con l'intento di migliorare la gestione termica. Infatti la temperatura, sia in fase di ricarica che di operatività, è un parametro importantissimo per la sua durata ed efficienza. Grazie ai poliuretani di alta qualità si è riusciti a definire un sistema di raffreddamento adeguato ma anche un'alta protezione in caso di urto.

Si tratta di esperienze che mettono a fuoco la strada per lo sviluppo delle energie rinnovabili in molti settori. Afferma Steven Daelemans (Market Development Mgr, EV battery packaging in Covestro)

 “Penso che negli ultimi anni si possa vedere un enorme progresso sia nello sviluppo di chimiche migliori che nell'efficienza delle celle solari. Fondamentalmente sono questi i due grandi fattori che limitano le prestazioni delle nostre auto, ma sono determinanti per un ulteriore sviluppo dell'energia rinnovabile e per la crescita della mobilità elettrica”.

Più informazioni sul progetto Covestro per batterie più efficienti qui