Notiziona, Tesla acquista Maxwell Technologies per 218 milioni di dollari

Tesla Inc ha acquistato Maxwell Technologies Inc, produttrice di supercaps e batterie per lo stoccaggio di energia, per la 'modica' cifra di 218 milioni di dollari (191.5 milioni di euro). E' da capire se la mossa è strategica per utilizzare quanto prima la tecnologia in possesso della Maxwell sulla neonata Model 3 di Tesla  per affrontare il mercato dove si propongono nuovi concorrenti. Quanto prima non vuol dire subito considerando che si parla probabilmente di celle allo 'stato solido'  in sviluppo per le batterie. 

D'altro canto i dirigenti di Maxwell  avevano annunciato all'inizio di gennaio di quest'anno di aver sviluppato e brevettato una tecnologia a "dry electrode" (elettrodo secco) che ha il potenziale per essere una tecnologia rivoluzionaria nel settore delle batterie con una notevole opportunità di mercato, particolarmente adatta per veicoli elettrici, essendo in grado di aumentare significativamente la percorrenza  e ridurre il costo delle batterie dei veicoli elettrici. La stessa azienda produce anche ultracondensatori, che sono in grado di caricare e scaricare energia più velocemente delle batterie e sono considerati complementari alla tecnologia delle batterie. Gli ultracondensatori, combinati con l'energia delle batterie, possono consentire tempi di risposta rapidi, funzionare in un intervallo di temperatura più ampio e allungare la durata della batteria fino a due volte, secondo quanto afferma la Maxwell.

C'è da ricordare che attualmente è la giapponese Panasonic Corp  l'esclusivo fornitore di batterie per auto Tesla.

Per quanto riguarda la densità di energia dei supercaps Maxwell equivale a 7 Wh/kg molto lontana da quella offerta dalle batterie al litio che spazia tra i 110 Wh/kg a 240 Wh/kg ma dalla loro parte hanno il vantaggio di ricaricarsi quasi istantaneamente (quindi scaricarsi altrettanto velocemente) e avere cicli di vita lunghissimi intorno al 1.000.000. 

Il concorrente europeo della Maxwell produttore di supercaps è la tedesca Skeleton Tech che utilizza il grafene per le sue celle il che le permette di dichiarare di essere riuscita a raggiungere una densità di energia di quasi tre volte superiore ovvero 20Wh/kg, con una possibilità di miglioramento, allo studio presso i laboratori tedeschi, fino a 60 Wh/kg.

MondoElettrico è anche su   

.

Il kers sui camion

Fino ad oggi conosciamo il kers soprattutto per l'uso che se ne fa nelle gare di Formula 1. Adesso la ricaduta tecnologica del sistema nel mondo reale può avvenire grazie ad una azienda francese che ha intenzione di sperimentare la proprietà rigenerativa della frenata nei camion per l'accumulo dell'energia con i supercaps e l'utilizzo della stessa energia nelle accelerazioni, quindi nella trazione grazie ad un motore  elettrico inserito nell'albero di trasmissione del veicolo. Si ritiene che il risparmio e la riduzione delle emissioni di carbonio si aggiri intorno al 25%. Questo è il sistema della  Adgero, denominato UltraBoost ST, che utilizza un motore YASA compatto e leggero per produrre e recuperare l'energia cinetica, altrimenti persa sotto forma di calore durante la frenata, accumulandola nei ultracondensatori che hanno come elemento base il grafene ad alta potenza del produttore tedesco, Skeleton Technologies, che ha contribuito  l'anno scorso a sviluppare la tecnologia KERS per il trasporto su strada con Adgero. Recentemente Adgero ha firmato un accordo di collaborazione di  3,5 milioni di euro per assicurare che il sistema UltraBoost ST per trasporto su strada possa utilizzare i moduli supercaps al grafene..
A tutti gli effetti questo sistema può trasformare un normale semirimorchio tradizionale in un veicolo ibrido.

MondoElettrico è anche su   

.

Batterie in materiale composito di fibre di carbonio e resina polimerica

Nel 2010 si raccontava che i ricercatori dell'Imperial College di Londra ed i loro partner europei, tra cui Volvo Car Corporation, stavano sviluppando un materiale che poteva essere utilizzato di accumulare e restituire energia elettrica oltre che avere in più due caratteristiche importanti. La sua leggerezza permetterebbe di guadagnare un 15% nel peso e la sua resistenza lo renderebbe atto a formare la struttura di parti delle auto o apparecchiature elettroniche.
Il materiale composito di fibre di carbonio e resina polimerica in via di sviluppo era in grado di accumulare e scaricare grandi quantità di energia molto più velocemente rispetto alle batterie tradizionali. Non sottostando a processi chimici avrebbe avuto il vantaggio di non degradarsi nel tempo in quanto non comporta una reazione chimica, un po' come i supercaps.
Per le caratteristiche sommariamente descritte, questo materiale avrebbe potuto essere utilizzato nei veicoli ibridi  per renderli più leggeri, più compatti e con una maggiore efficienza energetica, e potenzialmente, essere utilizzato per gli involucri di molti oggetti di uso quotidiano, come telefoni cellulari e i computer il cui involucro diventerebbe anche sistema di accumulo di energia elettrica, rendendo i dispositivi più piccoli, più leggeri e facilmente trsportabili; un navigatore satellitare sottile come una carta di credito. Nelle auto, con il nuovo materiale, si sarebbe potuto realizzare il tetto, le portiere e il cofano come pure l'involucro che nel bagagliaio ingloba e nasconde la ruota di scorta.

Questo è quanto si prefiggevano i ricercatori nel 2010 con un finanziamento nell'ambito di un progetto di ricerca dell'Unione Europea con 3,4 milioni di euro per il progetto. Da allora sono passati 3 anni. Adesso l'Imperial College di Londra è diventato il capofila accademico insieme ad altre otto grandi partecipanti in un progetto nel quale  Volvo Car Group è l'unica casa automobilistica. E' stata realizzata a questo scopo una vettura Volvo S80 sperimentale ha ora parti nella combinazione di fibre di carbonio e resina polimerica, con un nanomateriale molto avanzato tecnologicamente nella funzione di super condensatori strutturali, i pannelli delle porte, il baule e l'involucro della ruota di scorta, con un sostanziale risparmio di spazio ed in grado di immagazzinare energia e restituirla all'occorrenza per far funzionare il motore elettrico. Lo storage avviene mediante la rigenerazione di energia in fase di rilascio, l'uso del freno rigenerativo di energia, o inserendo una spina in una rete elettrica di alimentazione. Il materiale ha dimostrato di essere in grado sia di essere strutturalmente valido, duttile e resistente, sia di ricaricarsi più velocemente rispetto alle batterie tradizionali. Sembra che sia così resistente da poter sostituire il roll-bar delle auto da rally e procurare l'energia di una batteria da 12V per l'avviamento del motore termico.
La sperimentazione va avanti.

MondoElettrico è anche su   

.

I supercondensatori di Portland

Le batterie hanno caratteristiche diverse rispetto ai supercaps e, molte volte, si richiede una simbiosi tra le due tecnologie per sfruttare a fondo gli aspetti positivi delle une e degli altri. La leggerezza delle batterie e la loro attitudine di accumulare molta energia si sposa con la facoltà che hanno i supercaps di erogare e incamerare istantaneamente molta energia.   Però ci sono tipologie diverse di batterie al litio con più o meno densità e energia per cui si prevede che il 70% del mercato mondiale delle batterie ricaricabili se lo accaparreranno le batterie agli ioni di litio nel 2023.

Detto questo e consci del fatto che il 2023 è lontano, le strategie tecnologiche vanno avanti su più fronti. Per esempio a Portland nello stato dell'Oregon (USA) si sta installando sui veicoli della metropolitana leggera TriMet un sistema di frenatura con recupero di energia basato sui supercaps.

TriMet ha acquisito un finanziamento di 4,2 milioni di dollari (3,25 milioni di Euro),   messo a disposizione dal U.S. Department of Transportation’s Federal Transit Administration (FTA)  basato sul programma per la riduzione dei gas serra e la riduzione del consumo di energia (TIGGER) , al fine di migliorare l'efficienza della propria flotta costituita di 101 veicoli ferroviari leggeri dotandoli di frenata rigenerativa. Nei sistemi di frenatura rigenerativa, il motore elettrico che muove un veicolo elettrico ha anche una funzione di freno ed anzi, la maggior parte dell'azione frenante è normalmente a suo carico ed al contempo diventa un generatore elettrico, con una conversione dell'energia meccanica in energia elettrica. Questa energia elettrica può essere diretta ad un sistema di ricarica delle batterie  o verso i supercaps. Inoltre, poiché i veicoli che utilizzano questi tipi di freni  dinamici hanno di serie anche un normale sistema di frenatura ad attrito, l'elettronica del veicolo deve decidere quale sistema di frenatura è più appropriato o necessario in quel momento.
La capacità di stoccaggio di energia massima per ogni unità dotata di supercaps, montata sul tetto del veicolo, è di circa 1 kWh, quantità che dovrebbe essere sufficiente per l'accelerazione di un veicolo a 25 mph (circa 40 km/h) senza utilizzarla per un percorso di circa 2.500 metri su pista piana. Oltre a catturare l'energia e ridurre la domanda di picco di carico in rete, questi gruppi di supercaps sono  in grado di ridurre i carichi delle sottostazioni elettriche e consentono al sistema di metropolitana leggera di crescere in unità veicolari senza l'installazione di sottostazioni aggiuntive (secondo EDN network).

MondoElettrico è anche su   

.

L'importanza della ricerca nel settore dell'accumulo di energia, batterie e supercondensatori

NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority) è una public benefit corporation che offre informazioni oggettive e analisi, programmi innovativi, competenze tecniche e finanziamenti per aiutare i  newyorkesi ad aumentare l'efficienza energetica, risparmiare denaro, utilizzare le energie rinnovabili e ridurre la loro dipendenza dai combustibili fossili. Adiuvati, per ottenere ciò, da professionisti che lavorano per proteggere l'ambiente e creare posti di lavoro nel settore dell'energia pulita. NYSERDA è attiva dal 1975 per lo sviluppo di partnership intese a promuovere soluzioni energetiche innovative a New York.

NYSERDA ha offerto un premio di 2 milioni di dollari (1,55 milioni di Euro) a NY-BEST associazione di cui fanno parte otto aziende per lo sviluppo di tecnologie avanzate nel settore dello stoccaggio dell'energia . L'obiettivo è di sviluppare prototipi di nuove forme di sistemi di accumulo, assolutamente complementari, e dei relativi componenti. NYSERDA ha assegnato 250.000 dollari a ciascuna delle otto aziende e centri di ricerca per lo sviluppo di prototipi di lavoro per una vasta gamma di tecnologie di stoccaggio energetico.

Le aziende e centri di ricerca si trovano a Albany, Ithaca, New York, Oneonta, Schenectady, Troy e Williamsville, dovranno realizzare prototipi funzionanti come passo fondamentale per un percorso di commercializzazione del prodotto capace di attrarre ulteriori investimenti.  Ai 2 milioni di dollari di NYSERDA si sommano 2,5 milioni di ulteriori investimenti privati.

Le aziende e i centri di ricerca che beneficiano di finanziamenti sono:

Custom Electronics Inc. (Oneonta), che mira a sviluppare un dispositivo di accumulo di energia con condensatori, graphene electrolytic capacitor, per fornire energia quando si hanno cali di potenza in rete, sbalzi, o momentanee interruzioni elettriche.

E2TAC (Albany), che mira a rafforzare le batterie agli ioni di litio per una migliore conservazione di energia a breve termine per applicazioni che vanno dai veicoli ibridi all'elettronica di potenza.

GE Energy Storage (Schenectady), che lavora con RRaymond Corp. of Greene per sviluppare un carrello elevatore elettrico da utilizzare nei magazzini freezer con le batterie GE Durathon le quali potrebbero sostituire le tradizionali batterie al piombo che funzionano male alle basse temperature.

Grafene Devices Ltd. (Williamsville / Rochester), che mira a sviluppare ultracondensatori ad alta energia a base di grafene, con tre volte la densità di energia degli attuali dispositivi commerciali a parità di costo. Le applicazioni includono i dispositivi smart grid e l'utilizzo di stoccaggio di energia per veicoli ibridi.

Ioxus Inc. (Oneonta), che continuerà lo sviluppo dei suoi ultracondensatori avanzati che possono essere utili per numerose applicazioni tra cui immagazzinare energia generata dalla frenata e scaricarla quando serve per l'accelerazione e nel controllo del riavvio delle turbine eoliche.

Paper Battery Co. (Troia), che mira a sviluppare un prototipo di produzione del suo ultracapacitor sottile e flessibile per fornire alimentazione temporanea di backup in applicazioni di calcolo.

PRIMET Precision Materials Inc. (Itaca), che mira a ridurre il costo di produzione delle principali materie prime per batterie litio-ioni che potrebberoconsentire una maggiore integrazione a basso costo per l'accumulo di energia nella rete elettrica finalizzato anche alla riduzione dei costi di energia elettrica per i contribuenti.

Urbano Electric Power Inc. (New York City), che sta cercando di accumulare 1 MWh in batterie allo zinco "flow-assisted” che utilizza un avanzato sistema di gestione della batteria sufficiente ad alimentare 40 case per un giorno. L'energia immagazzinata sarebbe utilizzata per ridurre la richiesta di potenza di picco in città. Il progetto è stato sviluppato in collaborazione con l'Energy CUNY Institute. 

Queste sarebbero una delle tante cose utili e pratiche da fare invece di parlate di spread  al popolo italiano  e di come salvare le banche, gentlemen in bombetta, invece di andare indolentemente e sicuramente sempre più a fondo, mortificati e indebitati.

MondoElettrico è anche su   

.

Supercapacitori 2.0, soprattutto per veicoli elettrici

Dall'ultimo post sono trascorsi 15 mesi scarsi da quando la  Skeleton Technologies aveva annunciato di avere  brevettato negli USA un materiale nanoporoso a polvere di carbone per produrre supercaps con alta energia, alta densità di potenza e a basso costo.

Adesso la stessa azienda  annuncia l'uscita della nuova serie della famiglia SkelCap ultracapacitor con dispositivi che vanno da 2,47 a 12.53 chilowatt kW, i nuovi supercapacitori (o ultracondensatori) evoluti che non hanno rivali industriali in questo momento. Vantando  il 300 per cento di aumento di potenza e il 200 per cento di aumento di energia rispetto ai migliori prodotti simili presenti sul mercato oggi.  

L'ulteriore obiettivo a lungo termine della società è quello di fare tesoro del vantaggio tecnologico per abbattere il costo degli ultracondensatori di ben volte rispetto agli attuali produttori ultracapacitor convenzionali per arrivare a meno di 1,50 dollari per kW.

Altre caratteristiche da catalogo:
- 15 anni di vita operativa
- 1.000.000 (un milione) di cicli.

Fonte: Skeleton Technologies

Caratteristica rilevante dei supercondensatori è possedere un altissimo numero di cicli seguita dalla possibilità di ricarica quasi istantanea. Per il momento la densità di energia gravimetrica non è paragonabile a quella delle batterie al litio presenti oggi nel mercato (140-180 Wh/kg)  e quelle leggerissime che potrebbero uscire a breve con  400 Wh/kg per arrivare addirittura alle straordinarie batterie che avranno, in teoria, una densità di energia paragonabile ai carburanti tradizionali 10/12 mila Wh/kg. Leggere i post pubblicati precedentemente sulle batterie. Detto questo, ma basandoci su ciò che effettivamente abbiamo a disposizione oggi, vediamo un ottimo impiego dei supercaps nei veicoli da trasporto persone in ambito cittadino a medio raggio quando si hanno fermate frequenti dei mezzi pubblici quando è possibile ricaricare istantaneamente il pacco di accumulo di energia all'interno del bus sufficiente per raggiungere la fermata successiva. Si potrebbero sostituire tranquillamente i bus diesel con i bus elettrici.

MondoElettrico è anche su   

.

Dal non-futuro in Italia ai supercaps negli Stati Uniti

Un 'cervello in fuga' crea una società a Boston per la realizzazione di un prodotto tecnologico che avrà una importanza fondamentale per l'accumulo di energia, i supercaps a nanotubuli di carbonio. Il DOE,  il Department of Energy statunitense, ne riconosce l'importanza elargendo fondi multimilionari. Ci sono voluti sei anni di ricerca collaborativa presso il Massachusetts Institute of Technology per sviluppare la nuova tecnologia di storage dell'energia ma alla fine il trentatreenne Riccardo Signorelli ha potuto lavorare su questo argomento all'interno dell'azienda che ha fondato, la FastCaps Systems. 

FastCap utilizza la nanotecnologia per migliorare un dispositivo di accumulo dell'energia con i supercaps, piccolissimi nanotubi di carbonio. A differenza delle batterie che immagazzinano energia tramite reazioni chimiche, i supercaps immagazzinano energia in campi elettrici. I dispositivi possiedono enormi vantaggi rispetto alle tecnologie delle batterie convenzionali, tra cui durata di vita estremamente lunga (oltre un milione di cicli, rispetto ai 10.000 per le batterie convenzionali, le migliori), robustezza oltre al notevole vantaggio del basso impatto ambientale a causa della loro componentistica interna non tossica. Tuttavia, ultracondensatori sono stati ritenuti da sempre inferiori rispetto alle batterie per un aspetto fondamentale: la densità di energia (densità di energia è una misura di quanto grande o pesante deve essere una batteria o un condensatore per accumulare una determinata quantità di energia). La tecnologia FastCap affronta quest'aspetto chiave con il miglioramento della struttura interna degli elettrodi e dei processi per la loro produzione - miglioramenti che permettono di combinare i vantaggi dei supercaps e delle batterie convenzionali in un unico dispositivo, con nessuno degli svantaggi di entrambe le tecnologie.

I supercaps odierni usano elettrodi in carbone attivo. Il carbonio è poroso, quindi ha un sacco di superficie utile per la raccolta di particelle cariche. Ma i pori sono di forma irregolare, così le particelle cariche urtano intorno mentre si muovono dentro e fuori l'elettrodo. Questo effetto limita l'efficienza della ultracondensatori di oggi come i processi attualmente in uso per la produzione di elettrodi che ne limitano il raggiungimento della densità di energia.  FastCap integra elettrodi (  in attesa di brevetto ) realizzati con nanotubi di carbonio allineati verticalmente, ognuno di trenta millesimi dello spessore di un capello umano. La forma regolare e l'allineamento dei nanotubi rende molto efficienti gli elettrodi in superficie e il processo utilizzato riesce a produrre elettrodi a nanotubi con una maggiore capacità. Riescono anche a mantenere, se non a migliorare, le qualità esistenti dei supercondensatori di oggi, con il beneficio dato dal raggiungimento di una più alta densità di energia che solo le batterie hanno storicamente monopolizzato.

Ancora  non sappiamo molto sul prezzo del nuovo dispositivo di storage se non la previsione che si  potrebbe immagazzinare energia a meno della metà del costo per watt-ora delle attuali tecnologie.

Come vedete i tempi sono maturi per avere una perfetta visione di quello che sarà il futuro non troppo lontano nel tempo per quanto riguarda i mezzi di trasporto su strada. Finita l'era del petrolio potremo definitivamente liberarci dall'oppressione della sua vampiresca essenza, liberati dall'importazione dall'estero potremo produrre finalmente energia da fonti rinnovabili, democratiche perché ubiquitarie, potremo liberarci dall'inquinamento atmosferico, compresa la sua componente climalterante. Batterie che si ricaricano in pochi minuti, supercaps altrettanto veloci nell'accumulo di energia e nella sua restituzione sia per quanto riguarda l'uso stazionario che automotive. Il buon vecchio motore a scoppio è finito, finirà i suoi giorni in un museo delle tecnologie del passato o in un museo degli orrori, dei tormenti umani portatori di malattie, stragi, alterazioni cellulari e climatiche.

-

Un nuovo supercap ad alta densità d'energia per veicoli elettrici e rinnovabili

Passato il tempo delle supposte elettorali ritorniamo a investigare sul mondo dell'elettrico, produzione di energia ed accumulo con una nuova applicazione che riguarda i supercaps. Questo è il tipo di ricerca che ci piace a differenza di 'questa'.

Supponiamo, immaginiamo di avere a disposizione un modulo fotovoltaico che è in grado di generare e immagazzinare energia elettrica in proprio. O  supponiamo, immaginiamo di avere a disposizione  un veicolo elettrico alimentato da una tecnologia avanza di batterie avanzate che hanno una vita operativa più gran lunga più lunga di quelle di oggi.

A questo fine stanno lavorando a  Malvern, Pennsylvania, la TroyCap, LLC utilizzando la tecnologia nanolaminare brevettata dal dottor Troy Barbee (a destra nella foto) presso il Department of Energy's Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) per definire un  innovativo nano-super-cap a stato solido che offre oltretutto la possibilità di abbassare il costo di produzione di energia e di aumentare la sua efficienza.

La TroyCap utilizza un'innovativa tecnica di "sputtering" sviluppata con il sostegno del LLNL per depositare strati alternati di materiali conduttori e isolanti, dello spessore di solo alcuni atomi, uno sull'altro poggiati su un substrato metallico sottile.

Utilizzando questo processo, l'azienda spera di produrre quelli che ha battezzato High Energy Density Nanolaminate Capacitors (HEDCAPs), ovvero condensatori nanolaminari ad alta densità di energia, che sarebbero in grado di immagazzinare da 500 a 800 volte l'energia dei condensatori tradizionali e da 5 a 10 volte la densità di energia degli attuali supercondensatori disponibili sul mercato.

Fonte: US Departmnt of Energy, Blog

Ci avviciniamo a passi veloci verso l'optimum. Un veicolo elettrico che ha (già) motori che possono funzionare per milioni e milioni di chilometri pari a decine di anni d'uso, accumulatori di energia che dureranno parecchie centinaia di migliaia di chilometri in grado di ricaricarsi (quasi) istantaneamente. Comunque non preoccupatevi, troveremo sempre quelli più furbi che ci diranno che i veicoli elettrici non hanno un futuro e che inquinano più di una macchina con motore termico. Ok, lasciateli divertire, avranno tempo da perdere. Noi no.
-

Importanti novità, batterie al piombo carbonio

Axion Power International, Inc.  è una società del Delaware con un centro di ricerca e di sviluppo operante a New Castle, Pennsylvania, appena fuori di Pittsburgh, che sta lavorando sullo sviluppo di batterie avanzate e prodotti per l'accumulo di energia basati su un loro brevetto di batteria   al piombo carbonio,  PbC Technology ™.

 Le convenzionali batterie al piombo-acido utilizzano elettrodi negativi di piombo 'spugnoso' incollato su un collettore di griglia al piombo. La loro nuova tecnologia utilizza elettrodi negativi di carbone attivo   microporoso  con una superficie di scambio molto alta. Il risultato è un ibrido tra una batteria e un supercondensatore che utilizza una quantità minore di piombo.

La tecnologia Axion è una "piattaforma tecnologica", il che significa che i dispositivi di immagazzinamento di energia possono essere configurati per soddisfare una vasta gamma di stoccaggio di energia e di erogazione di potenza, modificando la geometria, il numero e la disposizione degli elettrodi.

La compagnia americana afferma con sicurezza che la proprie  tecnologia PbC ® è avanti di 30 anni rispetto le classiche batterie al piombo finora conosciute.

I test e le applicazioni di studio sono in corso dal 2004. Il protocollo per le prove richiede un ciclo completo di carica-scarica ogni 7 ore per una profondità di scarica del 100%. Durante il test, i prototipi di laboratorio hanno resistito più di 2.000 cicli prima della rottura. In confronto, la maggior parte delle batterie piombo-acido progettato per le applicazioni scariche profonde possono sopravvivere solo 300-500 cicli in queste condizioni di funzionamento. Sulla base del lavoro svolto durante la fase di sviluppo in laboratorio la batteria  offrirà diversi vantaggi chiave di performance rispetto alle convenzionali batterie piombo-acido, tra cui:
 - cicli di ricarica decisamente più veloci;
 - significativamente maggiore potenza di carica
 - numero di ciclo di vita significativamente più lunghi nelle applicazioni di scarica profonda, e
minima manutenzione richiesta.

Una applicazione che ho trovato in rete è quella di un retrofit di locomotiva diesel trasformata in elettrica plug-in NS999 (nella foto). Si è visto che il risparmio di carburante calcolato in 50.000 galloni all'anno permette di rientrare nell'investimento in 3 o 4 anni (con il gasolio a 3 dollari al gallone), con un notevole vantaggio per l'ambiente nel suo complesso eliminando le emissioni di CO2, Nox ed altro più e meglio delle restringenti regolamentazioni imposte dall'EPA, che imporrebbero almeno l'adeguamento con motori diesel più moderni.

.

Ultracondensatori elettrochimici CNT per i militari USA

HEMTT A3 Diesel Electric

ADA Technologies Inc. ha ricevuto un contratto di 70.000 dollari dalla US Army per la prima fase di ricerca per lo sviluppo di sistemi elettrochimici di supercaps avanzati per l'utilizzo nei veicoli elettrici ibridi  (HEV) nelle applicazioni militari dove si richiede alta potenza.

La ricerca farà leva sul suo recente lavoro finanziato dalla National Science Foundation (NSF) su nuovi materiali  nanotubi al carbonio (CNT) a basso costo .

Il  lavoro sarà eseguito in collaborazione con Maxwell Technologies, Inc., un fornitore commerciale di ultracondensatori per le applicazioni di HEV.

Fonte: electroIQ

70K dollari. Anche i fondi dei militari USA cominciano a vedere le ragnatele. A parte questa considerazione sembra che i nano-tuboli al carbonio abbiano varie applicazioni nelle nuove tecnologie, dalle batterie al litio alle fuel cell fino ai supercaps .
-

Supercapacitori con materiale a base di polvere di carbone nanoporosa

La Skeleton Technologies ha brevettato negli USA un materiale nanoporoso di polvere di carbone per produrre supercaps con alta energia, densità di potenza e a basso costo. 

Questo nuovo materiale brevettato risolverà i problemi cruciali di immagazzinamento dell'energia per il settore delle auto elettriche, per l'industria della difesa e dello spazio. Attualmente la densità di energia e potenza massima di ultracondensatori Skeleton raggiungono 13 Wh / L e 70 kW / L rispettivamente: una densità di circa il 50% più alta energia e densità di potenza 4 × superiore. 

Oggi, il prezzo del carbonio di qualità è 20 USD / kg, il prezzo indicativo per una prestazione superiore in carburo di carbonio derivato è 10/kg USD.

Il vantaggio competitivo è derivato dal materiale che possiede una superficie molto alta di storage dovuta a nanopori.

Fonte: Skeleton Technologies

-

Innovazione rivoluzionaria: un supercondensatore basato sul grafene

Ricercatori degli Stati Uniti, lavorando con accademici cinesi, hanno realizzato una tipologia di supercondensatore, basato sul grafene, che ha una densità di energia paragonabile a quella delle batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4). La differenza tra il supercaps e la batteria LiFe risiede nella velocità di trasferimento di energia, rapidissima nel nuovo dispositivo, che può essere caricato o scaricato in pochi minuti o addirittura secondi, caratteristica comune a tutti i condensatori.


Bor Jang della società statunitense Nanotek Instruments dichiara che l'obiettivo prefisso è quello di produrre un supercondensatore che sia in grado di accumulare l'energia nella stessa quantità ponderale delle migliori batterie agli ioni di litio, ma che possa ancora essere ricaricato in meno di due minuti. Il target quindi è raggiungere una densità di energia di 150/200 Wh/kg.

Un supercapacitor è  conosciuto più propriamente come electric double-layer capacitor, un condensatore a doppio strato elettrico. Nel 2007, la più alta densità di energia raggiunta per la produzione è stata 30Wh/kg, vale a dire che si è raggiunta la densità di energia della batterie al piombo. Questo nuovo condensatore, basato sul grafene, vanta una densità di energia di 85,6 Wh/kg a temperatura ambiente, e 136 Wh/kg a 80 gradi Centigrati. Esso è realizzato con elettrodi di grafene combinati con di Super P (un nero di acetilene che agisce come un additivo conduttivo), avente un  peso del 5 per cento, e un  legante, il PTFE (polytetrafluoroethylene, conosciuto come teflon, quello delle pentole antiaderenti e degli snodi meccanici esenti da lubrificazione) con un peso del 10 per cento. Poi esiste un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, il grafene che è un ottimo conduttore elettrico, oltre ad essere estremamente forte e flessibile.
L'interfaccia elettrodo-elettrolita è fatta di "Celguard-3501" e l'elettrolita è una sostanza chimica chiamata EMIMBF4 (tetrafluoroborato di 1-butil-3-metilimidazolio).

Da Physics World: The new device … has electrodes made of graphene mixed with 5wt per cent Super P (an acetylene black that acts as a conductive additive) and 10wt per cent PTFE binder. A sheet of carbon just one atom thick, graphene is a very good electrical conductor as well as being extremely strong and flexible.
The researchers coat the resulting slurry onto the surface of a current collector and assemble coin-sized capacitors in a glove box. The electrolyte-electrode interface is made of "Celguard-3501" and the electrolyte is a chemical called EMIMBF4.

La ricerca è pubblicata qui (ma non è accessibile a tutti).

Fonti: Physics World e varie altre, aggiunta di nostre note



Quali sono le implicazioni e le conseguenze e le ricadute pratiche adottando questa nuova tecnologia nei trasporti?

Lo vedremo in post programmato per i prossimo giorni.
.

A Parma in arrivo nuovi filobus

Parma è l'unica città italiana facente parte del progetto Trolley finanziato dall'Unione europea per la diffusione dei mezzi non inquinanti, i filobus.

Oltre a alla parmense Tep sono otto i gruppi europei coinvolti, sette le città, le polacche Danzica e Gdynia, la Salisburgo austriaca,le tedesche Lipsia e Eberswalde, Brno nella Repubblica Ceca e Szeged in Ungheria.

Il finanziamento di cui la Tep potrà usufruire è pari a 314.800 euro, per il 75 percento provengono dal Fondo regionale di sviluppo europeo e per la quota restante dal ministero per lo Sviluppo economico italiano.

I filobus in arrivo già nel 2012 saranno lunghi 18 metri anziché 12 e risponderanno ai più avanzati standard tecnologici, oltre che essere caratterizzati da una linea accattivante e moderna simile a quella dei tram.
Sono 33 i mezzi elettrici Tep, alcuni hanno circa 30 anni che in parte verranno sostituiti proprio nell'ambito del progetto Trolley. E il sogno di avere un'intera flotta composta solo da filobus? Troppo costoso secondo il direttore tecnico e d'esercizio Tep. Le spese per l'installazione e il mantenimento delle rete aerea sono troppo alte per lasciar spazio a un'ipotesi del genere.

Fonte: repubblica.parma

L'affermazione secondo cui le spese per l'installazione e il mantenimento della rete aerea non posso permettere la sostituzione dei bus endotermici con i filobus non lascia scampo alle linee tranviarie alle quali si deve aggiungere oltre alla rete aerea assimilabile a quella dei filobus, il costo aggiuntivo, molto più alto della realizzazione delle infrastrutture, il fondo stradale, l'insonorizzazione, le traversine e i binari. Comunque il problema è solo rimandato si renderanno conto che i bus tradizionali sono vincolati al costo del carburante che sarà sempre più insostenibile.

Il progetto TROLLEY in breve

TROLLEY contribuisce ad una migliore accessibilità alle città dell'Europa centrale e all'interno di esse incentrata sul trasporto pubblico urbano. Adottando un approccio integrato il progetto ha uno scopo principale: la promozione del filobus come modalità di trasporto più pulito e più economico per le città sostenibili e le regioni dell'Europa centrale.


Programma: Programma Interreg IVB CENTRAL EUROPE
Priorità: Priorità 2, migliorando l'accessibilità per e dentro l'Europa centrale
Numero di Partner: 9
Lead Partner: AG Salisburgo, Austria
FESR Grant: ~ 3,3 milioni di Euro
I costi ammissibili totali: ~ 4,2 milioni di Euro
Data di inizio: 01.02.2010
Data di scadenza: 31/ 01/2013

.

Supercapacitori e turbine eoliche

La Maxwell Technologies Inc., produttrice statunitense di supercapacitori, ha annunciato, con un comunicato stampa dal titolo Maxwell Technologies Reports Strong Demand for BOOSTCAP Ultracapacitor-Based Energy Storage Solutions for Wind Turbines, una crescita delle vendite pari al 40% nel primo trimestre del 2010, rispetto allo stesso periodo del 2009, nel settore dell'accumulo di energia prodotta dalle turbine eoliche. L'impresa raggiunge la ragguardevole cifra di 13 mila unità di supercapacitori.

I supercapacitori BOOSTCAP, assemblati per realizzare multi-cell modules, sono utilizzati come integratori dei sistemi di produzione di energia eolica al fine di aggiustare costantemente ed in tempo reale la rotazione delle pale al variare delle velocità del vento per compensare gli squilibri. Allo stesso tempo la loro funzione è quella di immagazzinare energia con funzione di backup per restituirla in rete quanto questa sia necessaria.
Il pacco di supercaps è connesso al convertitore che controlla il motore a corrente alternata trifase inserito direttamente accanto al riduttore delle pale eoliche (vedere immagine sopra).

Maxwell ritiene che le turbine eoliche con i sistemi composti da ultracaps abbiano insieme all'affidabilità alla durata richiesta la necessità di una minima manutenzione. Gli ultracaps hanno la caratteristica principale di essere in grado di rispondere immediatamente alla richiesta di energia e offrirla con un'alta potenza anche in condizioni climatiche estreme, da - 40°C a 65°C. Quindi il sistema di accumulo d'energia può essere giustamente proporzionato per soddisfare le richieste di picco per alcuni secondi. Nel caso specifico delle turbine, il pacco di supercaps è in grado di erogare energia per 30 secondi alla potenza nominale. Le batterie invece rispondono ad una esigenza diversa che è quella di immagazzinare energia per tempi più lunghi ed erogarla più 'dolcemente'.
Ulteriore vantaggio per i supercapacitori utilizzati nei termini sopra descritti è quello di avere cicli di vita, carica/scarica, estremamente alti, da 500 mila a un milione, mantenendo intorno all'80% della capacità iniziale. Pertanto, una vita lunghissima.

.

Autobus elettrici ibridi con supercapacitori

Maxwell ha ricevuto un ordine di 13,5 milioni di dollari (10,3M Euro) per moduli di supercapacitori da montare sugli autobus ibridi diesel-elettrici cinesi in grado di recuperare l'energia in frenata.

I moduli BOOSTCAP ® 48-volt BMOD0165 P048 (vedere la foto tratta dal sitoweb Maxwell) sono assemblati per loro da una azienda collegata direttamente in Cina.

Maxwell dichiara che già esistono 150 bus ibridi circolanti e alla fine di quest'anno cresceranno fino a circa 1.000 unità. I supercapacitori hanno la caratteristica di catturare l'energia prodotta in franata immagazzinandola per un numero di cicli estremamente alto, 1 milione, per una vita operativa di circa 10 anni.

I moduli BMOD0165 P048 sono racchiusi in una scatola di alluminio dal peso totale di 14,2 kg dal volume di 12,6 litri (416.2mm x 190.1mm x 156.7mm). Le celle utilizzate sono da 2,7 V.

Aumenta di 3 volte la densità di energia nei supercapacitori

Il Journal of the American Chemical Society online riporta il risultato di una ricerca congiunta tra laboratori in Australia, Spagna e Ucraina che sono riusciti ad aumentare la densità di energia dei supercapacitori da 5 Wh/km a 16 Wh/kg utilizzando carbonio microporoso arricchito di phosforo (phosphorus-rich microporous carbons: P-carbons) .



Highly Stable Performance of Supercapacitors from Phosphorus-Enriched Carbons
Phosphorus-rich microporous carbons (P-carbons) prepared by a simple H3PO4 activation of three different carbon precursors exhibit enhanced supercapacitive performance in 1 M H2SO4 when highly stable performance can be achieved at potentials larger than the theoretical decomposition potential of water. This ability of P-carbons greatly enhances the energy density of supercapacitors that are capable of delivering 16 Wh/kg compared to 5 Wh/kg for the commercial carbon. An intercept-free multiple linear regression model confirms the strongest influence of phosphorus on capacitance together with micropores 0.65−0.83 nm in width that are the most effective in forming the electric double layer.



Denisa Hulicova-Jurcakova*, Alexander M. Puziy, Olga I. Poddubnaya, Fabian Surez-García§, Juan M. D. Tascn§ and Gao Qing Lu*
The University of Queensland, ARC Centre of Excellence for Functional Nanomaterials, School of Engineering and Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, 4072 Queensland, Australia, Institute for Sorption and Problems of Endoecology, National Academy of Sciences of Ukraine, 03164 Kyiv, Ukraine, and Instituto Nacional del Carbn, CSIC, Apartado 72, 33080, Oviedo, Spain

The University of Queensland., ‡ National Academy of Sciences of Ukraine., § CSIC.

.