Archivi categoria: Energia & Co.

Superconduttori la sfida continua

Ha cento anni, ma non li dimostra. La superconduttività, scoperta nel 1911 dal fisico olandese Heike Kamerlingh, entrerà a breve nelle case di tutti, mandando in pensione il buon vecchio rame.

Un solo filo di materiale superconduttore, della stessa dimensione degli attuali fili in rame presenti negli impianti domestici, può condurre facilmente oltre 5000 ampère (la corrente utilizzata da 300 abitazioni!).

Ma cosa si intende per «facilmente»? I materiali superconduttori, in condizioni di freddo estremo (-268,95°C), conducono corrente elettrica senza dissipare energia. Ciò consentirebbe un minor impiego di materia prima perché si utilizzerebbero cavi più piccoli e allo stesso tempo si eviterebbero perdite nella rete di distribuzione con un notevole risparmio energetico.

L’applicazione di tali materiali per il trasporto di corrente attira le grandi industrie, ma rimane ancora da risolvere il problema degli elevati costi che presentano i superconduttori rispetto ai tradizionali cavi di rame, dovuti al processo di raffreddamento.

Da tempo comunque questa tecnologia ha applicazioni pratiche nella diagnostica medica, nella componentistica elettronica e anche nella telefonia cellulare. I rapidi progressi raggiunti negli ultimi anni hanno aperto la strada a nuovi progetti anche nel campo delle energie alternative, soprattutto nel settore eolico.

Per avere un maggior rendimento energetico, le pale delle turbine sono in genere di grandi dimensioni. Questo però comporta una struttura molto pesante (300 tonnellate circa) che non ne facilita il trasporto dall’industria al luogo di installazione. I ricercatori americani del National Renewable Energy Laboratory e del National Wind Technology Center, in stretta collaborazione con i colleghi dell’American Superconductor Coorporation, stanno sperimentando la tecnologia dei superconduttori per realizzare turbine che pesino circa un terzo di quelle attuali. Questi materiali mediamente sono più leggeri e, se portati a temperature molto basse, mostrano una resistenza elettrica estremamente bassa: ciò vuol dire, per esempio, che per generare la stessa quantità finale di energia, una turbina a superconduttori avrebbe bisogno di pale molto più piccole e leggere di una normale, perché sarebbe possibile immagazzinare una porzione di energia molto più grande.

La American Superconductor Coorporation non è nuova a sperimentazioni di questo genere. Alla metà degli anni Novanta, in collaborazione con l’italianissima Pirelli, ha realizzato infatti un cavo superconduttore lungo 50 metri con il quale è stata trasportata una densità di corrente di un ordine di grandezza superiore a quella massima ottenibile con i conduttori tradizionali di rame.

I vantaggi in termini di risparmio sono del tutto evidenti se si tiene conto anche della possibilità di aumentare in misura consistente la potenza trasmissibile in una linea già esistente, senza dover modificare la tensione o le dimensioni del cavo. La sostituzione dei cavi di rame con quelli superconduttori potrà essere effettuata riutilizzando gli stessi condotti o trincee del cavo preesistente ed evitando così nuove opere civili. Non solo, lo sviluppo forse di gran lunga più rilevante sarà conseguito quando cioè si potranno realizzare linee di trasporto elettrico lunghe fino a migliaia di chilometri, così da raggiungere anche le zone più remote.

Chiara Belli

http://www.giornaledibrescia.it/pagine-settimanali/scienza/superconduttori-la-sfida-continua-1.1016002

L’impronta digitale della superconduttività

“L’impronta digitale” spettroscopica della superconduttività resta intatta ben al di sopra delle basse temperature a cui i materiali superconduttori ad alta temperatura sono in grado di trasportare corrente elettrica senza resistenza.
Lo ha scoperto un gruppo di ricercatori del Brookhaven National Laboratory, della Cornell University, dell’Università di Tokyo e dell’Institute of Advanced Industrial Science and Technology a Tsukuba, che illustrano la loro ricerca in un articolo su “Science”.

La scoperta conferma che alcune importanti condizioni necessarie alla superconduttività esistono anche alle temperature superiori a quelle a cui normalmente si manifesta.

“Le nostre misurazioni forniscono la definitiva prova spettroscopica che il materiale che abbiamo studiato è un superconduttore anche al di sopra della temperatura di transizione, ma privo della coerenza di fase quantistica richiesta perché il flusso di corrente non incontri resistenza” ha detto Seamus Davis che ha coordinato ilgruppo di ricerca.

“L’impronta digitale spettroscopica conferma che a queste più elevate temperature gli elettroni sono accoppiati come nel superconduttore, ma per qualche ragione non cooperano in modo coerente per trasportare la corrente.”

La scoperta e la tecnica con cui è stata ottenuta possono indicare la via per identificare ciò che inibisce la superconduttività coerente alle alte temperature. Questa conoscenza, a sua volta, può aiutare i ricercatori a sviluppare materiali superconduttori utilizzabili nelle apparecchiature di uso comune, a partire da linee di trasmissione elettrica senza perdite di potenza, che farebbero di questi materiali importanti strumenti di risparmio energetico. (gg)

L’impronta digitale della superconduttività – Le Scienze

Superconduttori e risparmio energetico

Il luminoso futuro ecologico che probabilmente ci attende esiste in teoria ma, come tutti sappiamo, ci sono elementi chiave di tecnologia che ancora non abbiamo trovato, come batterie a capacità più alta o metodi migliori di elaborazione dei biocombustibili. In modo analogo, uno dei maggiori gap tecnologici che ostacolano la rete energetica statunitense è una mancanza di conoscenze riguardo i superconduttori, materiali che possono condurre l’elettricità senza perdita d’energia.

Adesso, alcuni scienziati del Department of Energy potrebbero aver squarciato una parte critica del mistero dei superconduttori, aprendo le porte ad una rete che può condurre la corrente elettrica su lunghe distanze senza una drastica perdita d’energia.

I superconduttori lavorano solamente a temperature estremamente basse, rendendoli praticamente inutili, perché l’energia usata per raffreddarli a quelle temperature annulla il vantaggio del risparmio energetico.

Per decenni, i ricercatori hanno cercato di capire perché i superconduttori non funzionassero a temperatura ambiente: sapevano che ciò aveva qualcosa a che fare con il comportamento degli elettroni durante la cosiddetta ‘fase pseudogap’, una variazione di temperatura in cui la superconduttività si interrompe.

Ora i ricercatori pensano di averlo capito. Durante la fase pseudogap, gli elettroni subiscono un cambiamento nei semiconduttori di ossido di rame in cui l’abilità degli elettroni di scavare è diversa in atomi di ossigeno diversi.

Per citare Séamus Davis, il project leader e principale autore dell’articolo su Nature descrive così la ricerca: “Immagina l’atomo di rame al centro dell’unità, con un ossigeno al ‘nord’ ed uno ad ‘est’ e questa unità intera che si
ripete continuamente lungo lo strato di ossido di rame. In ogni singola unità di ossido di rame, l’abilità degli elettroni di scavare dall’atomo di ossigeno a nord è diversa da quella dell’ossigeno ad est”.

Questa asimmetria è la chiave, e sebbene ancora non ci dà la soluzione per i superconduttori, è un significativo inizio. Le asimmetrie nei cristalli liquidi hanno dato agli scienziati gli strumenti per manipolarli, ed ora gli schermi LCD sono economici e diffusissimi.

In modo analogo, il team del DOE spera che questa scoperta dia sfogo alla ricerca sui superconduttori e culmini nei materiali a temperatura ambiente che spostino la corrente elettrica senza perdita di energia.

Ciò non solo renderà l’energia più economica, ma renderà possibile diffondere energia rinnovabile dai luoghi ventosi e soleggiati a quelli che non lo sono, o spostare surplus d’energia per lunghe distanze verso luoghi con poca corrente, evitando di utilizzare piante a gas naturale.

Antonino Neri

http://www.nextme.it/scienza/energia/1041-il-futuro-dellenergia-e-nei-superconduttori

Fusione fredda – E-Cat – bufala?

Andrea Rossi e Sergio Focardi hanno recentemente annunciato di aver sviluppato un dispositivo (l’ “energy catalyzer” o “E-Cat”) capace di produrre energia utile dalla reazione di fusione a bassa temperatura. Se fosse funzionante come riportato, l’ E-Cat sarebbe una vera rivoluzione, non solo per la scienza, ma anche per la vita quotidiana. Avremmo un dispositivo semplice, capace di produrre una grande quantità di energia a basso costo senza generare inquinamento significativo e potremmo dire addio alla crisi energetica ed al riscaldamento globale allo stesso tempo.

In un mio precedente post su”The Oil Drum” ho esaminato l’E-Cat lasciando aperta la possibilità che fosse un reale dispositivo a fusione. Qui, riesamino la questione sulla base di nuovi dati. Alla luce di ciò sembra molto inverosimile che l’E-Cat possa funzionare come viene sostenuto.

L’idea dell’E-Cat pone le sue radici sul precedente lavoro di Martin Fleischmann e Stanley Pons che, nel 1996, sostenevano di essere riusciti a fondere dei nuclei di deuterio insieme (“fusione fredda”) e ad ottenere un’abbondante fonte di energia. Tuttavia, le affermazioni di Fleishmann e Pons erano basate su misurazioni sperimentali imperfette che si rivelarono non avere nulla a che fare con la fusione fredda nella loro impostazione. Ciò non ha scoraggiato altri scienziati dal ricercare fenomeni simili; una ricerca che continua a tutt’oggi. Rossi e Focardi hanno riportato di essere stati in grado, nel processo, di fondere nuclei di nickel con nuclei di idrogeno a basse temperature, generando nuclei di rame ed energia utile. Secondo le loro affermazioni, la reazione dev’essere attivata fornendo un po’ di energia alla cella di reazione, ma il calore che ne risulta prodotto potrebbe essere 30 volte maggiore o anche di più.

La prime reazioni alle dichiarazioni di Rossi e Focardi sono state caute (per esempio le mie e quelle di Kjell Aleklett) o anche di appoggio diretto (Hanno Essen e Sven Kullander). In ogni caso, queste reazioni iniziali erano basate sostanzialmente sulle dichiarazioni degli inventori dell’E-Cat. Nel mondo scientifico, c’è una credenza condivisa per cui quando un collega ti dice qualcosa che lei/lui ha fatto, non si presume subito che sia sbagliato, un inganno o un imbroglio studiato per far soldi. Comunque, quando la misurazione è importante, quando risulta cruciale per lo sviluppo di una nuova teoria o per smentirne una vecchia, allora dev’essere mostrato in dettaglio che sia stata correttamente eseguita a che possa essere indipendentemente ripetuta. Ovviamente, gli inventori non sono obbligati a mostrare esattamente come la loro invenzione funzioni, ma è nel loro interesse mostrare che funzioni.

Esaminiamo, quindi, la situazione dell’E-cat come si presenta in questo momento. Nessuna prova diretta di una reazione nucleare all’interno del dispositivo è stata riportata, per esempio, l’emissione di raggi gamma. La sola prova disponibile è indiretta e proviene dalla grande quantità di calore in eccesso che si afferma venga prodotto dal reattore. In quanto unica base dell’affermazione del fatto che avvenga una reazione nucleare, il calore in eccesso (se c’è) prodotto dal reattore avrebbe dovuto essere misurato con estrema cura a con le necessarie precauzioni per assicurarsi che sia significativo. Sfortunatamente sembra che non sia andata così. L’impostazione sperimentale per le misurazioni del calore sembra inadeguata e dilettantesca; i risultati sono poco chiari e la ripetibilità non è stata dimostrata. Sembra legittimo pensare che l’affermazione di “fusione fredda” di Rossi e Focardi poggi su prove scarse o anche su nessuna.

Una misurazione calorimetrica attendibile del calore prodotto dall’E-Cat potrebbe essere eseguita effettuando cicli di acqua di raffreddamento all’interno di un serbatoio isolato e misurando le temperature dell’acqua. Conoscendo la quantità di acqua, sarebbe possibile ottenere una prima stima del calore prodotto. Questo, di per sé, potrebbe non essere sufficiente. La misura del calore potrebbe essere validata rimpiazzando l’E-Cat con un resistore e quindi misurando la potenza necessaria per scaldare l’acqua alla stessa temperatura raggiunta con l’E-Cat in azione. Ma il test cruciale sarebbe uno a “in bianco” in cui verrebbe mostrato che c’è una differenza significativa fra il calore generato da un E-Cat in funzione ed un dispositivo dove il “catalizzatore” sia assente.

E’ chiaro, tuttavia, che gli inventori dell’E-Cat non hanno fatto nulla del genere. Non hanno chiuso il ciclo di raffreddamento, hanno lasciato sfogare il vapore e stimato la quantità di calore creato presumendo che tutta l’acqua che passa per l’E-Cat venga vaporizzata. Questo è ovviamente un’impostazione molto povera che garantisce grandi errori semplicemente perché non c’è modo di essere sicuri che tutta l’acqua venga vaporizzata. Inoltre, è chiaro da questo film che questo è il modo in cui sono state interpretate le misurazioni.

Anche un’impostazione sperimentale povera può dirci qualcosa se usiamo delle precauzioni elementari. Semplicemente usando 2 E-cat, uno attivo e l’altro senza il catalizzatore, potrebbe essere possibile vedere una differenza, se esiste un eccedenza di calore. Ma Rossi ha rifiutato di affrontare la questione di un test a vuoto. Potrebbe valere la pena di menzionare, a questo punto, che la caduta della “fusione fredda” del 1996 annunciata da Fleischmann e Pons cominciò quando non poterono dimostrare di aver eseguito un test a vuoto nei loro esperimenti.

Complessivamente, Peter Ekstrom fa delle considerazioni convincenti quando mostra che l’E-Cat non produce alcun eccesso di calore. Come risposta Rossi non ha trovato niente di meglio di dare del “clown” a Ekstrom. Questa risposta è stata successivamente cancellata dal blog di Rossi, ma si può ancora trovare in rete, per esempio qui. Questo è solo un esempio dell’attitudine generale del Sig. Rossi riguardo a chi lo critica. Steven Krivit ha descritto correttamente diversi dei punti deboli delle dichiarazioni di Rossi e Focardi. Quindi, possiamo aggiungere che le misurazioni fatte in Svezia hanno mostrato che il presunto rame creato dalla trasmutazione nucleare nell’E-Cat ha la stessa composizione isotopica del rame naturale. Questo è semplicemente impossibile.

Naturalmente, tutto ciò non prova che l’E-Cat non possa funzionare come descritto, ma l’onere della prova resta agli inventori ed è chiaro che essi sono assai lontani dall’essere capaci di mostrare che il loro dispositivo è una macchina che produce energia basata sulla fusione nucleare. Sembra che la storia dell’E-Cat stia dirigendo rapidamente verso il reame della ‘scienza patologica’. Grandi annunci di rivoluzioni scientifiche supportati da piccole o nessuna prova, ricette ambiziose su come salvare il mondo per mezzo di qualche macchinario miracoloso, oscure esternazioni mascherate come teorizzazioni scientifiche, insulti ad hominem ai non credenti, ecc. E’ uno schema ben conosciuto. Da ora in avanti, potremmo aspettarci di vedere un’onda di teoria della cospirazione in relazione all’E-Cat. Alla fine, passerà anche questo.

Tradotto da Massimiliano Rupalti

http://ugobardi.blogspot.com/2011/07/le-cat-perde-vapore.html

SyncRonyA

Benvenuto nel mondo del fantastico, ti aspettano film, serie TV, libri e qualche dritta per gli scrittori

tiropoderoso

In fase di lavorazione...sempre e comunque

Io, ateo

La fede solleva delle montagne; sì: delle montagne d’assurdità. (André Gide)

A Magical Place

Cinema, Serie TV, Fumetti, ed altro...

Il Trono di Spade

L'inverno sta arrivando.

librolandia

Con il nostro pensiero, noi creiamo giorno per giorno il mondo che ci circonda.

brrrainblog

Così è, se vi pare.

Not A Blog

Così è, se vi pare.

Il Disinformatico

Così è, se vi pare.

Haramlik

Così è, se vi pare.

Fuffologia

Fuffari e creduloni: se li conosci non ti uccidono