Archivio aprile 2012

Le celle solari luminescenti “LED-Type” verso il record di efficienza fotovoltaica

Cella solare ad elevata efficienza (Alta Devices)

Le celle fotovoltaiche tradizionali sono progettate per assorbire il maggior quantitativo possibile di luce solare, in modo da massimizzare la produzione di energia. I ricercatori della Università della California a Berkeley hanno però recentemente suggerito – e dimostrato – un concetto controintuitivo: le celle solari, per raggiungere la massima efficienza teoricamente ottenibile, dovrebbero funzionare in modo simile ai LED, ovvero essere in grado non solo di assorbire la luce, ma anche di emetterla.

L’efficienza delle attuali celle fotovoltaiche è ancora lontana dal limite teorico. Fin dai primi anni sessanta gli scienziati sono stati in grado di calcolare il limite massimo dell’energia assorbibile da una cella fotovoltaica. Questo valore, in condizioni ideali, è circa il 33.5% per una cella mono-giunzione, come ad esempio le comuni celle in silicio utilizzate nei pannelli fotovoltaici commerciali. Ma se la teoria ci dice che il 33.5% della luce solare può essere convertito in energia elettrica, a livello pratico, dopo oltre cinquant’anni da questa scoperta, gli scienziati non sono stati ancora in grado di avvicinarsi significativamente a questo traguardo. Il record di efficienza delle celle piane mono-giunzione si assesta infatti intorno al 26% (dato del 2010), e finora solo le complesse celle multi-giunzione sono arrivate a catturare oltre il 33% dell’energia solare.

Sfruttare la luminescenza potrebbe però portare ad un aumento di efficienza. Recentemente, il team di Berkeley ha cercato di comprendere il motivo alla base di questo divario tra il risultato pratico e quello teorico, ed è giunto a una conclusione semplice, anche se apparentemente paradossale, considerando il legame esistente tra i fenomeni di assorbimento ed emissione della luce da parte di un materiale. Secondo i ricercatori, utilizzando il fenomeno della luminescenza dei materiali è possibile progettare celle fotovoltaiche molto più efficienti di quelle attuali. È da notare che la teoria secondo la quale la luminescenza è legata al voltaggio non è affatto nuova, ma non è mai stata presa in considerazione per la progettazione delle celle fotovoltaiche. In pratica, se una cella solare è progettata per emettere luce, e non solo per assorbirla, durante il processo di conversione fotovoltaica i fotoni non si disperdono più all’interno della cella stessa, ed è possibile raggiungere valori di voltaggio molto più elevati.  “Ciò che abbiamo dimostrato,” sostiene Eli Yablonovitch, professore di Ingegneria Elettrica e capo del team di ricerca di Berkeley, “è che quando una cella fotovoltaica è anche in grado di emettere fotoni, oltre che di assorbirli, essa può raggiungere una differenza di potenziale molto elevata, con conseguente aumento dell’efficienza di conversione della luce solare.” Prosegui la lettura »

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LIAM – Benchmarking di piattaforme commerciali per l’automazione

MotionLe prestazioni di una moderna macchina automatica, dal punto di vista funzionale e prestazionale, dipendono primariamente dalle scelte progettuali operate in sede di definizione della sua struttura meccanica. Tuttavia, fondamentale è anche il ruolo svolto dal sistema di elaborazione preposto al controllo della macchina, essendo sempre più ampio e rilevante lo spettro dei compiti a esso affidati.
Oltre alle attività strettamente inerenti l’automazione dei cicli di lavorazione della macchina, esso è tipicamente chiamato a espletare altre funzionalità complementari, ma non meno importanti, come l’emulazione del comportamento di tradizionali organi meccanici o l’adattamento dinamico delle strategie e dei parametri di controllo in relazione a differenziate esigenze produttive.

Le moderne architetture. Dal punto di vista hardware, la progettazione del sistema di controllo può avvalersi di un mercato ricco di risorse tecnologicamente avanzate, scalabili e interoperabili. La rapida crescita delle funzioni presenti nei moderni sistemi di controllo rende sempre più complessa per il progettista la scelta dell’architettura hardware più adatta in termini di:
– scelta di un’architettura centralizzata o distribuita;
– scelta del fieldbus di cui avvalersi per il collegamento dei dispositivi;
– scelta del motion control;
– scelta dell’ambiente di sviluppo.
Spesso queste scelte vengono effettuate in maniera separata e indipendente senza analizzare gli effetti della loro integrazione.
L’attività di benchmarking nasce con lo scopo di analizzare e valutare le principali soluzioni tecnologiche dei maggiori fornitori presenti sul mercato. I fornitori che stanno collaborando con il laboratorio LIAM per questa attività sono: B&R, Beckhoff, Mitsubishi, Omron, Rockwell, Schneider, Siemens. L’attività è focalizzata sull’analisi di soluzioni di controllo PLC-based, PCbased e di architetture multicore. Il benchmarking non deve essere interpretato solo come una mera attività di misurazione, bensì come un’attività che, partendo dallo studio della tecnologia, vuole analizzare le moderne architetture per l’automazione con un approccio metodologico.

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2011 State of innovation: il rapporto annuale di Thomson Reuters sullo “stato dell’innovazione”

Thomson Reuters ha recentemente pubblicato il suo terzo rapporto annuale sull’innovazione, realizzato analizzando l’attività inventiva in 12 aree tecnologiche strategiche a livello mondiale:

  • Computer & Peripherals
  • Telecommunications
  • Automotive
  • Semiconductors
  • Medical Devices
  • Pharmaceuticals
  • Domestic Appliances
  • Aerospace
  • Biotechnology
  • Petroleum
  • Food, Tobacco, Beverage Fermentation
  • Cosmetics

Thomson Reuter State of Innovation 2011Il report fornisce approfondimenti sulle 12 aree tecnologiche nelle quali vi è stata maggior attività di ricerca e sviluppo da parte delle aziende di tutto il mondo nel corso del 2011, evidenzia il confronto rispetto all’anno 2010 (laddove i dati sono disponibili) nonché le aree in cui si è manifestata una maggiore crescita (o calo). Per alcuni sottosettori è evidenziata la lista dei principali players per le tre aree geografiche di riferimento: Europa, Asia, Stati Uniti.

Fra i principali risultati dell’interessante analisi si segnala che:

  • La maggior crescita è stata riscontrata per due settori: Domestic Appliances e Medical Devices. Entrambi hanno evidenziato trends positivi in tutte le sottocategorie che li descrivono.
  • Una consistente riduzione di attività è stata riscontrata nel settore Aerospace, ad eccezione dello specifico sottosettore riguardante lo sviluppo dei sistemi di propulsione.
  • Per il settore Automotive la crescita maggiore è stata registrata nell’ambito Alternate Powered Vehicle.
  • Nel presente report è stata introdotta l’area Biotecnologies (non presente nel precedente), che ha scalzato quella relativa a Agrochemicals & Agriculture, per via della maggiore attività innovativa riscontrata nel corso del 2011.

Per dettagli ulteriori si rimanda alla consultazione del report, gratuita previa registrazione.

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Le nuove frontiere delle celle bio-fotovoltaiche

Con il termine bio-fotovoltaico si indica generalmente un sistema fotovoltaico in cui, a partire da un insieme di sostanze di natura organica, si produce energia elettrica grazie a un meccanismo di fotosintesi. Per quanto teoricamente realizzabili, ad oggi i sistemi bio-fotovoltaici non hanno ancora superato la fase di laboratorio, in quanto presentano numerose difficoltà costruttive, scarsa ripetibilità dei procedimenti realizzativi e un rendimento non del tutto soddisfacente. Recentemente, un gruppo di ricercatori provenienti dal MIT (Massachusetts Institute of Technology), dall’Università del Tennessee e dalla Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, ha teorizzato la possibilità di ricavare una quantità di energia elettrica non trascurabile a partire dalla membrana di un complesso proteico denominato Fotosistema-I (in inglese Photosystem-I  o PS-I). La strategia elaborata in questo studio prospetta una conversione di energia dello 0,1%, ancora troppo piccola per qualsiasi applicazione pratica, ma comunque 10.000 superiore rispetto a quelle indicata nelle precedenti pubblicazioni scientifiche.

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