L'energia Solare: tra nuove tecnologie e frutti di bosco

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1 Regione Lazio Università degli studi di Roma "Tor Vergata" LUNEDI 6 MARZO 2006 ORE PALAZZO DELLA REGIONE LAZIO SALA TEVERE In Roma, Via Rosa Raimondi Garibaldi 7 L'energia Solare: tra nuove tecnologie e frutti di bosco Dalle celle al silicio alle celle solari organiche: la rivoluzione nel fotovoltaico. Le celle organiche, ispirandosi al processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano una miscela di materiali in cui un pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri componenti estraggono la carica per produrre elettricità. La gamma di pigmenti che possono essere impiegati include quelli a base vegetale, derivate dai frutti di bosco, i polimeri e le molecole sintetizzate in modo da massimizzare l'assorbimento dello spettro solare. Un grosso vantaggio dei materiali fotovoltaici organici o plastici, risiede nel fatto che questi, sotto forma di pellicola, possono essere depositati su larghe aree e a costi molto ridotti a partire da una soluzione liquida come veri e propri inchiostri o paste. È possibile quindi usare metodi tipici dell'industria della stampa riducendo drasticamente gli alti costi di materiale, di processo e di dispendio energetico.

2 DOSSIER: L'energia solare: tra nuove tecnologie e frutti di bosco MODERA Ing. Claudia Bettiol CLAUDIA BETTIOL Claudia Bettiol è un socio-ingegnere ed è docente dei corsi di Negoziazione Urbanistica e di Fonti Rinnovabili di Energia presso la facoltà di Ingegneria dell Università Tor Vergata di Roma. Lavora nel settore della comunicazione e della gestione dei processi di partecipazione in campo ambientale. È consulente di diverse pubbliche amministrazioni ed è una salutatrice europea per la IEEA (Intelligent Energy Executive Agency). Scrive su riviste di energia ed ambiente e fa parte del Consiglio di Redazione di Quale Energia. In Italia ha recentemente pubblicato Bioarchitetture per la vita (Marsilio Editore) con Mauro Masi, Una strategia per le relazioni (Armando Editore) con Cinthia Campi e Negoziare il territorio. La gestione della complessità (Alinea Editore). Ha collaborato con la North Texas University nell XI volume sul Capitale Collaborativo

3 Le fonti rinnovabili di energia: scelte ambientali vs opzioni tecnologiche Prof. Angelo Spena, Presidente Corso di Laurea Ambiente e Territorio Docente di Impianti Tecnici Dipartimento di Ingegneria dell Impresa Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA spena@uniroma2.it Introdurre innovazione nel campo della conversione dell energia richiede tecnologie non solo efficaci, ma anche compatibili con l ambiente. La difficoltà è elevata, come è dimostrato dalla sostanziale stagnazione del settore, soprattutto ma non solamente in Italia. Occorrono allo scopo efficaci strumenti di progettazione e di previsione, che consentano di affrontare in modo organico, e non per parti, i diversi aspetti ingegneristici. Al di là di propagandistiche dichiarazioni e di sapienti usi dell effetto-annuncio, infatti, la situazione europea è tutt altro che tranquillizzante. La recente crisi delle forniture di gas ha messo in evidenza con chiarezza il fatto che la struttura dei fabbisogni di energia e delle relative coperture è tuttora rigida e pertanto vulnerabile. Tale fattore non è in sé eliminabile: il settore energetico è infatti strutturalmente maturo e robusto, pertanto stabile e non suscettibile di rapide modificazioni: esso importa infatti l inerzia ingente di infrastrutture e impianti di lunga durata (almeno anni) incardinati nel tessuto industriale e civile di ciascun Paese. Tali barriere all ingresso per la introduzione di tecnologie innovative valgono soprattutto per le fonti rinnovabili, per almeno due ragioni. Anzitutto per la intrinseca difficoltà conseguente al fatto che esse risultano spesso marginali rispetto ai processi attuali, dei quali in misura comunque limitata esse possono sfruttare le sinergie di rete e di infrastruttura (ragione per la quale spesso ricadono nell effetto nimby ). In aggiunta, per la necessità di minimizzare l impatto ambientale, pena una contraddizione in termini, inaccettabile per tecnologie che ripongono nella intrinseca loro eticità la gran parte del loro valore aggiunto (si pensi al caso recente della energia eolica in Italia). L approccio più corretto alla introduzione delle fonti rinnovabili di energia non può pertanto che partire da analisi realistiche di possibilità di applicazione, basate su dati reali e sulla compiuta comprensione dei fenomeni e delle interazioni che esse coinvolgono. Tale introduzione in realtà non è altro che un innesto di sistemi innovativi su una matrice di sistemi tradizionali, non certo una sostituzione o una rivoluzione. E l innesto, per essere efficace, deve essere intelligente, selettivo; e non affrettato. E necessario in sostanza agire con metodo, pena frustranti reiterazioni di insuccessi. Siamo oggi qui per dimostrare la percorribilità di questa strada. L esempio di Ventotene ne è la prima prova concreta. La seconda prova è il modo di procedere da noi adottato nelle ricerche a Tor Vergata, progressivo e prudente. Il rispetto di tutti i possibili vincoli nasce infatti dalla convinzione che un approccio per parti non possa essere risolutivo. Qualche esempio concreto. Anzitutto, per valutare la effettiva disponibilità nel lungo termine di energia solare captabile al suolo in un determinato sito occorre disporre di dati storici istantanei e non genericamente medi, perché è noto che i nostri sistemi di captazione non sono in realtà lineari. E dove non c è disponibilità di dati sperimentali analitici occorre ricorrere alla simulazione. E ciò che abbiamo fatto a Tor Vergata negli ultimi 20 anni, mettendo a punto e validando modelli matematici del clima. Inoltre, per prevedere le reali prestazioni sul campo dei componenti tecnologici di captazione, sia elettrici che termici, è in corso di realizzazione una stazione di prova e collaudo che sarà in dettaglio descritta in un successivo intervento. Non va dimenticato che il tallone d Achille della ormai neanche tanto più recente storia (trenta-quarant anni!) della sperimentazione di fonti rinnovabili è il riscontro della efficacia a consuntivo dei sistemi provati. C è assoluta necessità di trasparenza e realismo al riguardo, poichè anche a costo di qualche delusione ogni certezza acquisita consente di risparmiare preziose risorse, mirando consapevolmente solo ad obiettivi raggiungibili. Non è più procrastinabile una azione selettiva: sapere bene cosa non ha futuro è l unico modo per valorizzare quelle strade quali e quante che siano che ne hanno uno. ANGELO SPENA Angelo Spena (Roma, 1952), laureato a Roma in ingegneria meccanica nel 1975, dal 1990 professore Ordinario, è attualmente titolare delle cattedre di Gestione ed Economia dell Energia e di Impianti Tecnici nella Facoltà di Ingegneria dell Università Tor Vergata di Roma. Ha insegnato anche negli Atenei di Roma La Sapienza e di Perugia. Docente fondatore e dal 2000 Presidente del Corso di Laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio, è stato anche docente in scuole di perfezionamento ENEA-Ministero Affari Esteri (Energie Rinnovabili) e Luiss (Economia dell energia).

4 Autore di oltre 65 pubblicazioni scientifiche, membro nel biennio della Commissione Tecnico-Scientifica del Ministero dell Ambiente, svolge da oltre 30 anni attività di ricerca, didattica e professionale nel campo dell energia e dell impiantistica. E stato componente della Commissione CEE per la Normativa sull energia solare, della Commissione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. per la Normativa tecnica sull inquinamento acustico, consulente per l ambiente e l energia della Commissione UNCTAD delle Nazioni Unite. Dal 1997 al 2006 Energy Manager dell Ateneo di Tor Vergata, è attualmente componente del Comitato Tecnico Amministrativo del Provveditorato alle Opere Pubbliche del Lazio e consulente dei Ministeri della Difesa e degli Interni, della Banca d Italia, del CNR, del Senato della Repubblica.

5 L'innovazione nel fotovoltaico Prof. Aldo Di Carlo, Docente di Optoelettronica Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA aldo.dicarlo@uniroma2.it Il fotovoltaico è il processo diretto di conversione dell energia solare in energia elettrica che avviene quando la luce solare, incidendo su un materiale semiconduttore (ad esempio silicio) opportunamente trattato, crea della carica libera capace di genere corrente elettrica. La corrente continua così generata può essere convertita in corrente alternata, facilmente fruibile dagli apparati comunemente utilizzati, tramite un dispositivo elettronico chiamato inverter. Tipicamente la densità di potenza media che riceviamo dal sole è dell ordine di 1000 Watt al metro quadrato (1 kw/m 2 ), ma solo una frazione di questa viene convertita in potenza elettrica dai pannelli fotovoltaici. Per quantificare la capacità di conversione viene definito un parametro, chiamato efficienza, che indica quale frazione della potenza che riceviamo dal sole si trasforma in potenza elettrica. Per le celle fotovoltaiche in silicio questa efficienza si attesta attorno al 10-17%, il che significa che un metro quadrato di celle al silicio produce circa una potenza di Watt. Dal 1941, anno di invenzione della cella al silicio i progressi tecnologici nel campo del fotovoltaico sono stati enormi come enorme è ancora oggi la ricerca scientifica e tecnologia in questo settore. Oggigiorno abbiamo a disposizione diversi tipi di celle solari che possono soddisfare esigenze alquanto diverse, dalla produzione di energia elettrica per uso domestico fino a quella per uso spaziale. I pannelli fotovoltaici più comuni sono basati su silicio monocristallino, silicio policristallino o silicio amorfo depositato sotto forma di un film sottile ( thin film technology ). Il principale vantaggio delle celle monocristalline è l elevata efficienza che può raggiungere il 25% in laboratorio e circa il 15% nelle celle commerciali. D altra parte i complicati processi coinvolti nella realizzazione del silicio monocristallino rende il costo di queste celle abbastanza elevato. I costi di produzione possono essere leggermente ridotti se viene utilizzato silicio policristallino che però presenta delle efficienze più basse (circa 20% in laboratorio e 12% in commercio). È possibile utilizzare anche la forma amorfa del silicio per creare delle celle fotovoltaiche. Il silicio amorfo assorbe la luce più efficacemente del silicio cristallino ed è per questo motivo che si possono realizzare delle celle a film sottile dove lo spessore del silicio amorfo è di pochi millesimi di millimetro. Tale caratteristica rende possibile la realizzazione di celle fotovoltaiche su substrati flessibili o semi-trasparenti. L efficienza di queste celle è dell ordine del 14% per quelle da laboratorio e 7% per quelle commerciali. Celle fotovoltaiche ad altissima efficienza possono essere realizzate con materiali semiconduttori tipo arseniuro di gallio (GaAs) e fosfuro di indio e gallio (InGaP). In questo caso l efficienza può arrivare anche al 36% (laboratorio) se vengo utilizzate strutture a tripla giunzione dove ogni giunzione, realizzata con un particolare semiconduttore, assorbe una determinata porzione dello spettro solare. L uso combinato di più giunzioni permette quindi l assorbimento di una porzione maggiore dello spettro solare aumentando l efficienza complessiva della cella. La complicata tecnologia necessaria per la realizzazione di queste celle le rende molto costose ed è per questo che vendono utilizzate sono in applicazioni critiche come quelle spaziali. Altri materiali stanno riscuotendo un sempre maggiore interesse per applicazioni in campo solare. Tra questi troviamo il tellurio di cadmio (CdTe), e il diseleniuro di rame indio e gallio (comunemente chiamato CIGS). Un confronto tra le efficienze di laboratorio delle varie tecnologie impiegate nella realizzazione di celle fotovoltaiche dal 1975 ad oggi è mostrato in figura 1. Nuove tecnologie stanno emergendo per ciò che riguarda la generazione di energia solare abbinata a particolari caratteristiche della cella come flessibilità e trasparenza. Per quanto riguarda la possibilità di rendere flessibili le celle basate su silicio viene utilizzata, oltre alla tecnica del silicio amorfo, anche quella basata su sferette di silicio ottenute dal riciclaggio dei processi di lavorazione dell industria elettronica. La capacità di essere flessibile e pagata in termini di degrado dell efficienza di questi moduli che si attesta attorno al 7-10%

6 E F F I C I E N Z A (%) CdTe Multigiunzioni (GaAs ed altri) silicio cristallino silicio policristallino silicio amorfo 8 4 CIGS Organiche DSSC Organiche polimeriche ANNO 2005 Fig. 1 Evoluzione dell efficienza delle celle fotovoltaiche ottenute con diverse tecnologie dal 1975 ad oggi. I dati si riferiscono ai risultati di laboratorio. (adattato da T.Surek, Proc. 3rd world conference on Photovoltaic Energy Conversion 2003) Le tecnologie qui descritte sono associate a tecniche di produzione alquanto laboriose e costose. La realizzazione delle celle fotovoltaiche avviene attraverso la creazione di una giunzione che è ottenuta attraverso i tipici processi dell industria elettronica. Le recenti scoperte hanno però portato alla ribalta un nuova tecnologia per la realizzazione di celle fotovoltaiche basate su materiali organici. In questo caso i processi di realizzazione sono decisamente a basso costo essendo prevalentemente associati a tecnologie chimiche. In oltre, la realizzazione di tali celle può essere ottenuta con un basso impatto ambientale. Ad oggi l efficienza di queste celle può arrivare in laboratorio al 10% anche se l intensa ricerca in questo campo fa presagire un miglioramento dell efficienza nell immediato futuro. L Università di Roma Tor Vergata è impegnata in prima linea nella ricerca e sviluppo delle celle fotovoltaiche sia organiche che ibride organiche/inorganiche. Gli obiettivi sono quelli della drastica riduzione del costo al m 2 di energia prodotta mantenendo al tempo stesso l ecocompatibilità del cella e del processo di produzione. ALDO DI CARLO Professore Associato di Optoelettronica ha conseguito il Ph.D. presso l università Tecnica di Monaco di Baviera (TUM) con esperienze post-doc presso l Heriot Watt University di Edinburgo (UK), la Fondazione Ugo Bordoni e l INFM. Dal 2004 è il coordinatore del Laboratorio di Optoelettronica dell Università di Roma Tor Vergata, presidente della Biblioteca della Facoltà di Ingegneria e segretario nazionale del Gruppo Elettronica (2005). Le sue ricerche vertono principalmente nel settore dei dispositivi elettronici ed optoelettronici sia organici che inorganici. È autore di più di 150 articoli scientifici su riviste internazionali, di 5 brevetti e di due libri in lingua Italiana editi da Aracne. Aldo Di Carlo è membro di molti comitati di programma di importanti conferenze internazionali e board member della rivista Semiconductor Science and Technology. È stato / è coordinatore scientifico locale di 3 progetti europei e di diversi progetti nazionali.

7 Imparando dalla natura: le celle solari organiche Prof. Thomas Brown, Docente di Elettronica Biologica e Molecolare Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA thomas.brown@uniroma2.it Il campo delle celle solari organiche comprende tutti quei dispositivi la cui parte fotoattiva è basata sui composti organici del carbonio. La struttura base di una cella organica è semplice: essa è detta "a sandwich" ed è composta da un substrato, generalmente vetro ma anche plastica flessibile, e da una o più sottilissime pellicole, che contengono i materiali fotoattivi, frapposte tra due elettrodi conduttivi (vedere Figura 1). Le celle organiche più efficienti, ispirandosi al processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano una miscela di materiali in cui un pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri componenti estraggono la carica per produrre elettricità. La gamma di pigmenti che possono essere impiegati include quelli a base vegetale, come le antocianine derivate dai frutti di bosco, i polimeri e le molecole sintetizzate in modo da massimizzare l'assorbimento dello spettro solare. Figura 1: Esempi di diversi tipi di cella fotovoltaica organica in fase di sviluppo all Università di Tor Vergata su substrato di vetro (a sinistra) e su substrato flessibile (a destra). La gamma di celle solari organiche è ampia e si trova in diversi stadi di ricerca e di maturazione tecnologica e comprende, in sintesi, le celle dye sensitized (la cui parte fotoelettricamente attiva è costituita da un pigmento, da ossido di titanio e da un elettrolita), organiche (la cui parte attiva è totalmente organica o polimerica), ibride organico/inorganico e ibride biologico. In queste ultime, allo scopo di permettere l'utilizzazione di materiali biologici in dispositivi optoeletronici pratici, la ricerca punta a stabilizzare tali materiali, attraverso per esempio particolari surfactanti, e anche ad aumentare l'efficienza d'assorbimento della cella stessa (oggi le efficienze si avvicinano all 1%). Questo tipo di cella è particolarmente interessante per la bio-compatibilità del materiale fotoattivo (la gamma utilizzabile va dalle antocianine fino a veri e propri complessi proteici fotosintetici estratti, per esempio, dalle foglie di spinaci) e per applicazioni dove questo aspetto è vantaggioso e desiderabile. Infatti un'altra componente importante che viene utilizzata frequentemente nella cella solare, per estrarre la carica generata nel pigmento dopo l'assorbimento della luce, è una pasta di ossido di titanio: un ingrediente comune e certamente ecocompatibile che si trova in innumerevoli prodotti, come dentifrici, vernici idrosolubili per interni e creme solari. L'ambizione della ricerca in questo tipo di cella è difatti proprio quella di sviluppare una cella solare all'insegna della bio-eco-compatibilità. Le celle dye sensitized attualmente più vicine ad una maturazione tecnologica, e quindi ad uno sfruttamento commerciale per applicazione su larghe aree, sono quelle in cui il pigmento è stato sintetizzato attraverso i processi della chimica organica, anche dopo complessi studi di simulazione teorica, con lo scopo di aumentarne il più possibile la fotostabilità e l'assorbimento totale dello spettro solare. Efficienze massime del 10%-12% e tempi di vita di vari anni, valori comunque in costante aumento, sono stati misurati in laboratorio per questo tipo di cella. Le celle fotovoltaiche invece completamente polimeriche sono recentemente arrivate al 4%-5% di efficienza massima. Per aumentarne ancora l'efficienza e specialmente il tempo di vita, rendendole quindi appetibili per applicazioni in cui la durata è importante, sono in atto grossi sforzi di ricerca e sviluppo, comprese nuove tecniche

8 raffinate di incapsulamento del dispositivo e strategie quali l introduzione di nano-cristalli inorganici nella matrice polimerica. Questo tipo di cella è molto interessante in quanto le tecniche di fabbricazione sono le più semplici da attuare e quindi con costi di produzione ancor più ridotti. Infatti, il grosso vantaggio dei materiali fotovoltaici organici o ibridi in generale risiede nel fatto che questi possono essere depositati, su larghe aree e a costi molto ridotti, in soluzione liquida come veri e propri inchiostri o paste. È possibile quindi usare metodi tipici dell industria della stampa e applicarli nel campo del solare organico, eliminando così gli alti costi di materiale e di processo tipici dell industria a semiconduttore in cui la purezza e le alte temperature richieste per la liquefazione, cristallizzazione e drogaggio del silicio provocano dispendio energetico ed economico e causano inoltre scarichi nocivi per l ambiente. I materiali organici o ibridi, invece, una volta depositati assumono la forma di vere e proprie pellicole, che sono da qualche decina di volte fino ad oltre mille volte più sottili dei wafer in silicio. I materiali sono anche compatibili con film o rotoli di plastica e depositabili su substrati trasparenti flessibili con sensibili vantaggi nei costi, trasporto, risparmio di materiale e facilità d'installazione. Il programma tecnico d'innovazione nella costruzione del pannello è quello quindi di utilizzare, alcune tecniche a scansione a basso costo, quale per esempio l ink jet printing (i.e. stampa a getto di inchiostro ) e lo screen printing (tecnica simile alla serigrafia). Nella costruzione delle celle verranno anche utilizzati nuovi contatti multistrato per aumentare la tensione e l efficienza della cella. I nuovi materiali e le nuove tecniche di fabbricazione previste presentano vantaggi notevoli. Innanzitutto sono processi additivi: cioè, solo il materiale che serve viene depositato, con risparmi in materiale di oltre il 90% rispetto ai metodi ordinari, riducendo così ulteriormente l'impatto ambientale. Inoltre, questi inchiostri sono sia utilizzabili su substrati di vetro rigidi, sia compatibili con metodi di produzione a nastro o a rullo, con ulteriore abbassamento di costi. Infine, i processi di fabbricazione da impiegare sono facilmente estensibili alla produzione di pannelli su larghe aree e su substrati flessibili o film di plastica. In futuro, attraverso anche lo sviluppo di tecniche di incapsulamento efficaci per substrati flessibili, ciò può aprire una vasta serie di nuove possibilità di integrazione, di applicazioni e di mercati (immaginate un futuro in cui si possano rivestire, con delle pellicole fotovoltaiche, una gran varietà di superfici rendendole produttrici di energia al contatto con la luce). Si prevede che lo sviluppo dei vantaggi esposti in questo dossier e dei miglioramenti in efficienza e tempi di vita, attuabili nei prossimi anni, e necessari per rendere il fotovoltaico organico commerciabile, possano portare il costo del fotovoltaico dai circa 6-12 /Wp dei pannelli in silicio odierni a circa 2 /Wp o meno, rendendo finalmente competitivo il fotovoltaico con le fonti di energia odierne. THOMAS BROWN Thomas M. Brown si è laureato in Fisica con lode all'università "La Sapienza" di Roma nel 1996 con una Tesi sul silicio amorfo. Dal 1996 al 1997 si è occupato di transistor a film sottile in silicio poli-cristallino come Research Assistant al Cambridge University Engineering Department in cooperazione con la Seiko Epson Corp. Ha poi completato un PhD, e un periodo come Research Associate, su diodi emettitori di luce a polimeri nel gruppo del Prof. Sir. Richard Friend al Cavendish Laboratory (Cambridge University), collaborando con l'impresa leader nel campo, la Cambridge Display Technology Ltd. Nel 2001 è entrato a far parte, già nel primo anno della sua fondazione, della Plastic Logic Ltd, azienda nata con lo scopo di commercializzare le invenzioni che permettono di adoperare le tecnologie della stampa usando polimeri solubili per la fabbricazione di circuiti elettronici in plastica. È diventato Senior Scientist responsabile per la ricerca e lo sviluppo dei materiali dielettrici e per la deposizione su grandi aree. Alla fine del 2005 è rientrato in Italia come vincitore di un contratto del Rientro dei Cervelli" del MIUR presso il Dipartimento d'ingegneria Elettronica, Università degli Studi di Roma - Tor Vergata, dove è professore di Elettronica Biologica e Molecolare e Laboratorio di Optoelettronica. L'obiettivo primario della sua ricerca è di investigare e sviluppare celle fotovoltaiche organiche o ibride attraverso tecniche di fabbricazione di stampa a basso costo. È autore di oltre 30 pubblicazioni nel campo dell'optoelettronica organica compresi 9 brevetti depositati.

9 La realizzazione delle celle solari organiche (video) Prof. Andrea Reale, Docente di Optoelettronica 2 Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA reale@uniroma2.it In questo filmato vengono mostrate le varie fasi di realizzazione di celle solari organiche di tipo dye sensitized, la cui struttura tipica prevede una parte fotoelettricamente attiva (costituita da un pigmento che è possibile estrarre da frutti di bosco) e da una coppia di elettrodi composta da un film di ossido di Titanio nanoporoso (tipico componente sbiancante per numerosi usi civili, industriali ed alimentari) e da un film di polimero semiconduttore. Un elettrolita che separa i due elettrodi permette il funzionamento della cella in modo simile ad una batteria. Lo schema semplificato di realizzazione che viene illustrato è volto alla chiarificazione dei principi di funzionamento della cella. La metodologia realizzativa presentata è un esempio dello stato attuale della tecnologia per questo tipo di celle solari. Durante il filmato vengono illustrati i vantaggi di tale tecnologia, insieme alle intrinseche limitazioni che richiedono un affinamento dei processi, lo sviluppo di nuovo materiali, ed i requisiti da soddisfare per l ingegnerizzazione del processo di fabbricazione. Vengono infine mostrati alcuni esempi dimostrativi dell utilizzo delle celle realizzate. ANDREA REALE Andrea Reale è Ricercatore afferente al Dipartimento di Ingegneria Elettronica presso l Università degli Studi di Roma Tor Vergata dal Gennaio L'attività di ricerca condotta dall Ing. Andrea Reale e classificabile secondo le seguenti tematiche principali, sviluppatei in parallelo: Studio, progettazione, caratterizzazione delle proprietà ottiche lineari e non lineari di dispositivi optoelettronici a seminconduttori tradizionali e guide polimeriche per l elettronica (celle solari, OLED) e le telecomunicazioni (amplificatori ottici, modulatori); Analisi sperimentale dei processi di dissipazione termica in dispositivi elettronici mediante tecniche spettroscopiche optoelettroniche (misura risolta spazialmente della resistenza termica in FET su GaAs e GaN) Studio sperimentale delle applicazioni tecnologiche di nanotubi di Carbonio (sensori di gas, deformazione e proprietà strutturali, dissipazione termica); Analisi teorica e sperimentale delle proprieta ottiche, elettro-ottiche ed elettriche di dispositivi ad eterostruttura basati su leghe di nitruri per applicazioni sensoristiche ed aerospaziali Il punto relativo alle applicazioni di dispositivi optoelettronici è stato affrontato sia da un punto di vista sperimentale che di progetto di dispositivo e di sistema. Alcune di queste aree di ricerca hanno inoltre particolare rilevanza per quanto riguarda la ricerca applicata allo spazio. Il Dr. Reale ha infatti partecipato a diversi programmi nazionali (in ambito industriale, MIUR ed ASI) ed internazionali (in ambito industriale ed ESA) volti allo sviluppo di sensori ed allo studio di materiali e di componenti per la gestione della dissipazione termica nei dispositivi di potenza. Il punto 2 ha un rilievo particolare per lo stretto legame con la realtà industriale di Finmeccanica. L Ing. Reale ha prodotto 30 pubblicazioni su riviste internazionali, diversi proceedings di conferenze, 2 brevetti ed 1 testo di optoelettronica (Aracne Editrice).

10 L'utilizzo delle nanotecnologie della natura per scopi produttivi Dr. Piero Morales, Enea Casaccia, sezione MAT-NANO Nella presentazione verranno discussi i seguenti temi a) alcune architetture biomolecolari "nanotecnologiche" di particolare importanza (il centro di reazione fotosintetico, il retinale, gli acidi nucleici, le immunoglobuline) b) la complessità funzionale di queste architetture; c) l'impossibilità di ricostruire questi processi nella loro interezza (la complessità dell'ambiente cellulare in cui queste strutture operano); d) quali parti possiamo "mimare", pur a scapito della efficienza (fase primaria della fotosintesi, anticorpi a singola catena, oligopeptidi con funzionalità enzimatiche); e) quali strutture possiamo utilizzare come "stampi" per nanofabbricazioni (es. virus vegetali) f) di che livello di comprensione dei meccanismi nanobiotecnologici abbiamo bisogno; g) qual'è la nostra attuale capacità di osservazione e di studio (simulazioni e calcolo, strumentazioni, diffrazione, spettroscopie, microscopie). h) quali sono i settori di utilizzo delle "smart molecules" organico-biologiche (elettronica, sensoristica, energetica) e come sappiamo accoppiarle ai dispositivi sviluppati finora (elettronica a stato solido) PIERO MORALES Piero Morales ha avuto la sua prima formazione universitaria presso il gruppo di Fisica Molecolare dell Istituto di Fisica dell Università di Roma, dove ottenne il diploma di laurea nel Dopo un primo anno di lavoro sperimentale sulla dinamica di gas biatomici studiata con spettroscopia Raman, e di insegnamento presso la Facoltà di Chimica Industriale dell Università di Venezia, ottenne un grant presso L Università del Kent dove estese la sua ricerca alla dinamica di liquidi polari, utilizzando ancora la spettroscopia Raman. Si è poi occupato per alcuni anni di spettroscopia dell esafluoruro di uranio nell ambito del progetto di arricchimento isotopico laser dell uranio presso il Centro Casaccia dell ENEA; qui ottenne una posizione permanente nel 1983, lavorando poi allo sviluppo del progetto fino alla sua fine. Dopo un ulteriore breve permanenza in Gran Bretagna, per studiare le possibilità di applicazione della spettroscopia neutronica alle macromolecole biologiche e partecipare al gruppo di lavoro per l estensione della sorgente di neutroni ISIS del Rutherford Appleton Lab., ha affrontato le problematiche relative allo studio della materia biologica, con particolare attenzione all utilizzo delle nuove microscopie a scanning probe ed ai meccanismi di trasferimento di carica elettrica nelle biomolecole. Nei primi anni 90 dimostrò la fattibilità di un processo di deposizione soft di biomolecole basato sulla vaporizzazione e ionizzazione laser di molecole in fase solida, depositando un brevetto relativo a questa tecnologia sia in Italia che in Europa. A seguito di questo lavoro ha avviato una serie di progetti nazionali ed internazionali volti alla fabbricazione di film sottili di molecole organiche e biologiche su dimensioni micro e nanometriche. Nel 1996 è stato realizzato con questa tecnologia un biosensore per glucosio delle dimensioni di 10 micron. Dal 1997 al 2000 ha coordinato il progetto europeo LASMEDS, volto alla fabbricazione di un primo elementare dispositivo elettronico a singola molecola.

11 Tecnologie solari per la qualità dell architettura e dell ambiente costruito Prof. Fabrizio Orlandi, Direttore del Master Architettura Sostenibile Docente di Tecnologie dell Architettura Università degli Studi di Roma la Sapienza fabrizio.orlandi@uniroma1.it Il tema delle risorse e delle energie rinnovabili è considerato essenziale per le problematiche legate alla sostenibilità dello sviluppo (Agenda 21), alle prospettive di crescita economica (Georgescu-Roegen), agli equilibri politici internazionali e alla destabilizzazione degli equilibri ecologici globali (Prot. di Kyoto) e locali. Dopo anni di euforia energetica, in cui si erano accantonate le preoccupazioni degli anni 70 relative all imminente esaurimento dei giacimenti, molte istituzioni (IEA) oggi affermano la concreta possibilità di trovarsi già nella fase decrescente della capacità globale di produzione di petrolio. Per questo tutti i nuovi documenti programmatici comunitari, come il Programma Energia Intelligente per l Europa, nonchè i programmi della ricerca, come il VII EU Research Framework Programme , pongono ancora una volta l energia tra le aree tematiche più importanti, indirizzandosi su obiettivi di efficienza e sullo sviluppo delle energie rinnovabili. Il metabolismo degli insediamenti ne consuma attualmente fino al 40% per il solo funzionamento degli edifici. La riduzione drastica del consumo degli edifici e degli alti fattori di consumo urbano (trasporti,illuminazione pubblica) è quindi un obiettivo irrinunciabile. Dal punto di vista strettamente energetico l attenzione è attualmente concentrata sul tema della certificazione energetica, resa obbligatoria in tutti gli stati UE a partire dal 2006 in virtù della direttiva CE/91/2002. La certificazione è già sperimentata da alcuni anni con successo negli Stati Uniti (Energy star) e in molti paesi europei, tra cui Olanda, Germania, Francia, Danimarca ed Inghilterra. In Italia alcune amministrazioni locali hanno cominciato ad adottare sistemi di certificazione energetica, prima fra tutti Bolzano (Certificato Casaclima), seguita da alcune Regioni, tra cui Lombardia, Emilia Romagna, Marche che hanno legiferato in materia. All interno dei temi della sostenibilità e della eco-compatibilità degli interventi, in termini di riqualificazione della aree urbane, assume una rilevanza crescente la questione dell uso delle risorse, dell energia da fonti rinnovabili, della riduzione delle emissioni inquinanti, della protezione dai rischi ambientali, dell elevazione delle qualità prestazionali delle forme costruite e degli spazi aperti. Come è evidente, in questa cornice, gli aspetti bioclimatici ed energetici assumono una rilevanza particolare, in quanto punto di coagulo di questioni che attengono sia alla qualità degli spazi confinati e non, sia alla necessità di ridurre l uso dissipativo delle risorse e delle emissioni inquinanti attraverso l impiego di sistemi e tecnologie non invasive. Indirizzare le nuove progettazioni verso obiettivi di compatibilità ecologica e per il recupero degli edifici e dei quartieri degradati, non solo dal punto di vista sociale, funzionale ed estetico, ma anche ambientale ed energetico, saranno temi decisivi per affermare una nuova cultura del costruire e dell abitare dei prossimi decenni ed in questa prospettiva un ruolo di assoluta centralità attiene alla progettazione, sperimentazione e diffusione attorno alle nuove tecnologie per l energia solare. Qualità ambientale e innovazione tecnologica costituiscono il binomio sul quale fondare il processo di evoluzione e trasformazione della città secondo politiche di sostenibilità urbana, sia nelle nuove edificazioni, sia nelle attività di recupero e riqualificazione del patrimonio edilizio esistente. In questo senso occorre rilevare la pertinenza e l interesse di approcci riconducibili ai temi della bio-architettura, dell edilizia sostenibile e della progettazione e riqualificazione ecologica degli insediamenti, delle tecnologie solari che trovano sempre maggiore consenso e diffusione a livello internazionale con risultati significativi soprattutto nei Paesi in cui questa sperimentazione è stata affiancata da politiche di sostenibilità urbana. La nostra convinzione, condivisa da molti in questa sede, è che l aumento dell efficienza e funzionalità delle nuove edificazioni attraverso il risparmio nell uso delle risorse naturali, il contenimento dei consumi energetici, il miglioramento della dotazione di servizi ed attrezzature, degli spazi di relazione, possa mettere a sistema una qualità locale realizzata dal progetto con una più diffusa qualità globale, requisito indispensabile per un azione ambientalmente consapevole. FABRIZIO ORLANDI Professore Ordinario di Tecnologie dell Architettura presso l Università degli Studi di Roma La Sapienza, direttore del Master di II livello in "Architettura Bioecologica e Tecnologie sostenibili per l'ambiente", svolge studi, ricerche e sperimentazioni

12 progettuali con particolare riguardo al ruolo delle tecnologie nei processi di trasformazione dell ambiente e del paesaggio, alle problematiche della bioarchitettura, dell efficienza energetica degli edifici e degli assetti costruiti, della compatibilità degli interventi in una prospettiva ecosostenibile nell ambito di finanziamenti CNR, MIUR, MBBCA,UE. Componente del Comitato Scientifico di Riviste nel settore, tra cui il Progetto dell Abitare e Journal of environmental design, è autore di numerosi saggi ed articoli sulle problematiche della appropriatezza tecnologica, della progettazione ambientale e della sostenibilità delle trasformazioni. Svolge attività di progettazione nell ambito di concorsi nazionali ed internazionali con numerosi riconoscimenti in Italia e all estero.

13 Il monitoraggio del clima: la stazione meteosolare di Tor Vergata Prof. Cristina Cornaro, Docente di Fisica Tecnica Dipartimento di Ingegneria dell Impresa Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA cornaro@uniroma2.it Introduzione La misura dei parametri climatici e dell irraggiamento al suolo è di fondamentale importanza per la determinazione delle prestazioni e dei rendimenti di dispositivi che utilizzano la radiazione solare per la conversione di energia elettrica (pannelli fotovoltaici) e il riscaldamento di fluidi (collettori solari). In particolare, il monitoraggio del clima permette di valutare l influenza delle grandezze meteorologiche sul funzionamento di detti dispositivi e i dati di radiazione solare nelle varie componenti forniscono preziose indicazioni sulla predisposizione del sito allo sfruttamento dell energia solare. E noto che, in particolare nel campo fotovoltaico, la previsione del potenziale di sviluppo di componenti innovativi oggetto di ricerca applicata si fonda su affidabili misure di rendimento sia di singoli campioni di laboratorio che di sistemi assemblati aventi caratteristiche prospetticamente industrializzabili. Allo scopo è da tre anni operativa presso la Facoltà di Ingegneria dell Università di Tor Vergata una stazione meteosolare costituita da una unità per la rilevazione di dati meteorologici (temperatura, pressione, umidità, velocità e direzione del vento, piovosità) e da una unità per la acquisizione di dati di radiazione solare sia globale che delle componenti diretta e diffusa al suolo. Descrizione della stazione meteosolare La stazione (UTVES) è collocata sulla sommità dell edificio che ospita la Facoltà di Ingegneria dell Università degli Studi di Roma Tor Vergata. La strumentazione è stata installata su di una pedana in ferro zincato posizionata sulla copertura di un locale adibito a servizio, come mostrato in figura 1. All interno del locale è alloggiata la centralina per l acquisizione dei dati, la quale è direttamente collegata via modem ad un computer situato in un ufficio sottostante. UTVES è costituita da due unità una meteo ed una solare. L unità meteo è costituita dagli strumenti per la misura di temperatura, umidità relativa, pressione, piovosità e direzione e velocità del vento. L unità solare permette di misurare la radiazione solare globale al suolo e la sue separate componenti, diretta, diffusa e riflessa. Una parte è costituita da un inseguitore solare sul quale sono posizionati un piranometro ventilato ed ombreggiato per la misura della radiazione solare diffusa ed un pireliometro per la misura della radiazione solare diretta, come mostrato in figura 2B. Due piranometri, uno ventilato e rivolto verso l alto per la misura la radiazione globale ed uno rivolto verso il basso per la misura della componente radiativa riflessa sono installati su di un supporto fisso, come mostrato in figura 2A. Fig. 1. La stazione meteosolare di Tor Vergata

14 A B Fig. 2: A) supporto fisso; B) inseguitore solare con piranometro e pireliometro. Presentazione dei dati meteosolari UTVES è attiva dal luglio 2003 ed acquisisce i dati di radiazione solare ogni dieci secondi; la centralina memorizza i dati ogni minuto, dall alba al tramonto. Per quanto riguarda i dati meteorologici, anch essi vengono acquisiti ogni 10 secondi e la centralina memorizza i valori massimo, minimo e medio delle grandezze considerate alla mezz ora, all ora, e il dato giornaliero. E stata effettuata una prima analisi meteoclimatica della zona per l anno Andamento pentadico delle temperature annue AT_MAX AT_MIN AT_AVG T ( C) Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Fig. 3. Andamento della temperatura massima, minima e media a Tor Vergata per l anno A titolo di esempio si riporta in figura 3 l andamento della temperatura ambiente al variare dei mesi dell anno. La mole dei dati solari è piuttosto consistente ed una prima analisi delle disponibilità di radiazione totale al suolo mese per mese per diverse orientazioni del piano ricevente è stata recentemente effettuata allo scopo di ottimizzare la progettazione di un campo fotovoltaico per il collaudo e la caratterizzazione di moduli fotovoltaici di diverse tecnologie costruttive. In figura 4 è mostrato l andamento della radiazione solare totale incidente su piano orizzontale e su piano orientato a sud e inclinato di 30 rispetto all orizzontale, in funzione dei mesi dell anno. L inclinazione a 30 massimizza la potenza annua incidente ed è quella più frequentemente utilizzata in Italia. W h m 2 giorno RADIAZIONE TOTALE INCIDENTE SU SUPERFICIE PIANA A M E S E W h m 2 giorno M E S E Fig. 4. A) Radiazione solare totale su superficie orizzontale per la zona di Tor Vergata; B) radiazione totale su superficie orientata a Sud ed inclinata di 30 rispetto all orizzontale RADIAZIONE TOTALE INCIDENTE SU SUPERFICIE INCLINATA INCL./ORIE. : 3O /O B

15 In futuro Come accennato in precedenza, a completamento della stazione UTVES sarà installato un campo fotovoltaico per la verifica delle prestazioni di pannelli fotovoltaici di diversa tecnologia in condizioni di reale esercizio. Tale struttura sarà costituita da due unità, una fissa in orientazione (sud) e ad inclinazione variabile che potrà alloggiare fino ad un massimo di 10 moduli, corredati di strumentazione per la misura della caratteristica corrente-tensione e della temperatura del modulo ed una mobile, costituita da un inseguitore solare sul quale sarà possibile posizionare 2 moduli per i quali verranno monitorate le medesime grandezze indicate per il sistema fisso. Al campo fotovoltaico sarà affiancato un laboratorio equipaggiato con un simulatore solare per la verifica delle prestazioni in condizioni standard. CRISTINA CORNARO Nata a Roma nel 1967, nel 1991 si laurea in Fisica con lode presso l Università La Sapienza di Roma. Nel 1996 consegue il titolo di Dottore di Ricerca in Proprietà Termofisiche dei Materiali presso l Università di Roma Tor Vergata con una tesi dal titolo Un sensore per la misura di temperatura di atmosfere planetarie. Usufruisce di una borsa di Post-Dottorato biennale presso la stessa Università e di una borsa di studio del CNR per l estero presso l Università del Minnesota, USA dove per circa una anno svolge attività di ricerca nel campo della trasmissione del calore e fluidodinamica. Dal 2001 è ricercatrice presso la Facoltà di Ingegneria dell Università di Roma Tor Vergata nel settore scientifico disciplinare della Fisica Tecnica Ambientale. Docente del corso di Fisica Tecnica Ambientale 1 presso la stessa Università i suoi maggiori interessi scientifici riguardano il benessere ambientale, il monitoraggio del clima indoor e outdoor, le misure termiche e acustiche.

16 Semafori a LED: il controllo ambientale e l energy management per i servizi di pubblica utilità M.A. B.Sc. Luca Sorbello, Dipartimento di Ingegneria dell Impresa Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA Luca.Sorbello@uniroma2.it web Le sfide energetiche ed ambientali dei nostri giorni richiedono soluzioni improntate ad una visione strategica globale. È necessario quindi orientarsi verso la gestione integrata del territorio tramite le nuove tecnologie di controllo. Proponiamo qui alcuni sistemi all avanguardia tecnologica che consentono d integrare ed interconnettere la gestione dell energia, dell illuminazione pubblica, i semafori intelligenti, la video sorveglianza, il rilevamento ambientale, le stazioni meteo per migliorarne l efficienza e minimizzarne gli impatti ambientali. L elevato grado di integrazione delle soluzioni applicative e la semplicità con cui esse possono essere modificate e personalizzate, consentono di utilizzare le capacità di base per fornire servizi innovativi integrati. In particolare verranno esaminati i seguenti ambiti: Gestione dei flussi di traffico (semafori a led, gestione del traffico, video sorveglianza ai semafori e agli accessi alle ZTL); Gestione dei dati di monitoraggio ambientale (monitoraggio ambientale ai semafori); Gestione della sicurezza personale e delle proprietà (video sorveglianza nelle zone sensibili); Gestione dell illuminazione pubblica (telegestione dell energia); Gestione degli edifici (energy savings) L approccio, come detto, è completamente integrato, permettendo di affrontare in modo strutturato e lineare una serie di problemi complessi che normalmente sono considerati separatamente e risolti con soluzioni non soddisfacenti dal punto di vista globale. Essa analizza le seguenti famiglie di applicazioni: Uso efficiente dell Energia; Gestione Remota delle Smart Appliances. Attraverso l utilizzo di un unico centro di gestione del territorio integrato, che consenta di accedere senza limitazioni di sorta alle funzionalità rese disponibili dalle differenti applicazioni, si realizzano delle economie di scala particolarmente significative Dal punto di vista tecnologico la soluzione esaminata è completamente aperta, sia dal punto di vista della piattaforma hardware che da quello del software di base e delle tecnologie di comunicazione onde consentire di ridurre in maniera significativa i costi ed i rischi connessi a sistemi proprietari, massimizzando al tempo stesso la facilità di implementazione di nuovi servizi.

17 Centro di Gestione Human-Machine I/F Livello di Interfaccia Livello di Applicazione Sistema legacy Sistema legacy Sistema legacy Controllori periferici Apparati Telegestiti Apparati di Comunicazione Livello di Piattaforma Servizi Dati Rete di Comunicazione Apparati Telegestiti Figura 1 Schema per il sistema di gestione territoriale Centro di Gestione Human-Machine I/F Controllori periferici Legacy Cabina Opco 2005 AP Wi-Fi Cabina Opco 2005 AP Wi-Fi Cabina Opco 2005 AP Wi-Fi TLEM SAP Impianti semaforici e di monitoraggio ambientale LEAH Uso efficiente dell Energia Servizi GRACE Dati Billing Fibra ottica Metropolitan Area Network T E M T E M Wi-Fi Figura 2 Architettura per il monitoraggio ambientale ed il controllo dei semafori LUCA SORBELLO Luca Sorbello nasce a Palmanova (Ud) nel 1970, si laurea in computer science presso l università di Leeds (UK) con una tesi nell ambito della visione artificiale. Nel 2002 consegue un master in ingegneria gestionale presso il dipartimento di ingegneria gestionale dell università di Tor Vergata. Dal 2005 è dottorando presso il dipartimento di ingegneria gestionale dell università di Tor Vergata. Dopo la laurea inizia a lavorare in ambito ICT per varie aziende, principalmente per progetti di ricerca, inizialmente nel campo della scientometria, del benchmarking organizzativo, dell e-learning. Successivamente affianca alle tematiche originali anche le tematiche di business networking, lavoro collaborativo, gestione dell innovazione tecnologica, gestione dell energia, gestione urbana, building management, illuminazione pubblica, telecontrollo, tele gestione e machineto-machine communications. Alle sue attività principali affianca quelle di consulente per Gerson Lehrman Group e per altre realtà su varie tematiche in ambito ICT e di docente in vari master universitari. È autore di vari rapporti scientifici, manuali ed articoli.

18 FREEnergy: una scommessa per il futuro Prof. Franco Giannini, Direttore del Dipartimento di Ingegneria Elettronica Docente di Elettronica Analogica Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università degli Studi di Roma Tor Vergata Via del Politecnico ROMA giannini@ing.uniroma2.it Oggi l Italia e l intera comunità internazionale stanno vivendo un periodo critico per l approvvigionamento e la gestione delle risorse di energia. Petrolio, gas, nucleare sono al centro di crisi internazionali sempre più frequenti. L Italia, in particolare, è un paese povero di risorse energetiche minerarie ed è quindi più soggetta agli effetti di tali situazioni, essendo costretta ad importare la gran parte delle sue fonti d'energia. È quindi socialmente, politicamente e commercialmente importante investire nella ricerca e nella produzione di energie da fonti rinnovabili, allo scopo di diminuire, ove possibile, la quasi totale nostra dipendenza dall estero. In questo scenario, il sole, fonte principe di energia pulita, può, con la tecnologia del fotovoltaico, rappresentare una risorsa utile per ridurre tale dipendenza. Molti paesi, in primis Giappone e Germania, hanno investito in tale tecnologia, con risultati interessanti. La Germania, in particolar modo con più di 800 MWp, possiede un totale di installazioni 10 volte superiore a quelle dell Italia, con condizioni di illuminazione solare nettamente inferiori sia per latitudine che per clima (circa 1000kWh/m 2 nel Europa centrale rispetto ai 1400 kwh/m 2 all'anno nella regione Lazio) indicando quindi una potenzialità, per il nostro paese, di estrarre il 40% in più di energia (quindi a costi notevolmente ridotti) da una unità di superficie illuminata. Oggi la quasi totalità dei pannelli solari in commercio (oltre il 90%) si basa su silicio mono-cristallino o policristallino (efficienze medie di conversione di energia tra il 12-15%), che consentono di soddisfare il fabbisogno annuo di una famiglia media italiana ( circa 2700 kwh), con una superficie attiva di circa 15 m 2. Attualmente, la produzione di pannelli solari in Italia è praticamente inesistente, se si eccettuano alcune attività specialistiche in settori di nicchia, come lo Spazio. Le celle solari vengono normalmente importate e l apporto fornito dal nostro paese riguarda quasi esclusivamente la gestione elettronica dei pannelli e dell energia prodotta, il montaggio e l installazione. Puntare sulla ricerca in questo campo, con gli incentivi esistenti per la produzione di energia pulita e con la grossa crescita che si prevede nel solare (l Europa ha un target del 12% dell energia totale generata da sorgenti rinnovabili entro il 2010 e 20% nel 2020), appare quindi un buon investimento da vari punti di vista e potrebbe portare in un prossimo futuro il solare fotovoltaico a divenire uno strumento importante di co-generazione, con notevoli benefici non solo scientifici e tecnologici ma soprattutto ambientali ed occupazionali. Gli alti costi di produzione dei pannelli al silicio, ivi compresi gli alti prezzi di approvvigionamento della materia prima e di fabbricazione delle celle, non rendono ancora competitiva l energia solare rispetto a quella fornita dalla rete e non lasciano prevedere situazioni decisamente più favorevoli per il futuro. Per ridurre drasticamente i costi al m 2 di energia prodotta e rendere il processo di produzione ecosostenibile, è quindi necessario esplorare altre strade che la Natura stessa ci suggerisce e che sono quelle che il progetto FREEnergy (Fonti Rinnovabili Ecosostenibili di Energia) dell'università di Tor Vergata sta seguendo, attraverso lo sviluppo di una tecnologia che si propone di sostituire le celle fotovoltaiche in silicio con celle solari a film sottile, composto da materiali organici o ibridi. Le celle organiche, infatti, ispirandosi al processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano una miscela di materiali in cui un pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri componenti estraggono la carica per produrre elettricità. La gamma di pigmenti che possono essere impiegati include quelli a base vegetale, come le antocianine, derivati dai frutti di bosco, nonché i polimeri e le molecole sintetizzate in modo da massimizzare l'assorbimento dello spettro solare. I materiali fotovoltaici organici o plastici, inoltre presentano un vantaggio unico legato al fatto che questi, sotto forma di pellicola, possono essere depositati su larghe aree e quindi a costi molto ridotti a partire da una soluzione liquida con metodi tipici dell industria della stampa, riducendo drasticamente gli alti costi di materiale, di processo e di costo energetico di fabbricazione, nonchè gli scarichi nocivi all'ambiente, tipici dell industria dei semiconduttori. Non è, quella proposta, un impresa monoculturale: un solo tipo di competenza non è sufficiente a raggiungere i risultati attesi. Data l interdisciplinarietà della tecnologia e i campi di utilizzo, è fondamentale invece la collaborazione tra vari gruppi di ricercatori di settori scientifici differenti: il team di FREEnergy comprende perciò gruppi di ingegneri per lo sviluppo e l'ingegnerizzazione delle celle e la loro misura, gruppi di chimici e di biologi per la analisi e la sintesi di materiali innovativi, gruppi di esperti in nanostrutture per la fabbricazione delle

19 celle solari a livello molecolare, fino a gruppi di architetti per l'integrazione esteticamente e strutturalmente efficace dei pannelli solari nell ambiente. Lo sviluppo delle attività delineate in questo dossier ed i miglioramenti attesi in termini di efficienza e tempi di vita media delle celle organiche, ottenibili nei prossimi anni e necessari per rendere il fotovoltaico organico commerciabile, possono portare il costo del fotovoltaico dai circa 6-12 /Wp dei pannelli in silicio odierni al di sotto di 2 /Wp, rendendolo finalmente competitivo rispetto ad altre fonti di energia. Data la fase ancora di ricerca e sviluppo di questa nuova tecnologia, l'attenzione delle istituzioni diviene fondamentale. Il progetto Ventotene, Isola ad emissione zero della Regione Lazio va, a nostro avviso, nella giusta direzione, intendendo sperimentale questa tecnologia in un contesto reale come quello dell isola. FRANCO GIANNINI Franco Giannini, nato a Galatina (Le) il 9 Novembre 1944, si è laureato con lode in Ingegneria Elettronica nel Dal 1980 è Professore Ordinario presso l Università di Roma Tor Vergata, dove ha ricoperto varie cariche istituzionali: Direttore di Dipartimento, Vice Rettore per gli Affari Internazionali, Delegato del Rettore al Controllo degli Atti Amministrativi e Contabili, Presidente della Commissione di Ateneo per la Sperimentazione, Pro-Rettore, Rettore f.f. (maggio-luglio1996). Il Prof. Giannini è stato Membro Straordinario del Consiglio Superiore Tecnico delle Telecomunicazioni e Docente presso l Istituto Superiore delle Poste e delle Telecomunicazioni ed è attualmente membro del Consiglio di Amministrazione dell Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Dal 1999 è Direttore del Centro Interuniversitario per l Ingegneria delle Microonde per le Applicazioni Spaziali (MECSA) con sede presso l Università degli Studi di Roma Tor Vergata. Dal 2001 è Professore Onorario della Facoltà di Elettronica e Tecnologie dell Informazione Politecnico di Varsavia e dal 2003 membro dello Steering Committee della Rete Europea di Eccellenza TARGET. La sua attività scientifica si è sviluppata principalmente nel campo della microelettronica delle alte ed altissime frequenze con contributi significativi nel settore della modellizzazione, della caratterizzazione e delle metodologie di progetto sia dei componenti attivi e passivi a microonde e ad onde millimetriche, che dei Circuiti Integrati Ibridi e Monolitici per telecomunicazioni ed applicazioni spaziali. In campo internazionale ha partecipato a numerosi progetti dell Agenzia Spaziale Europea (ESA), a progetti ESPRIT della Comunità Europea (ilcosmic, il MANPOWER, l?edge) nonché a vari progetti nell ambito delle Azioni Speciali per le Piccole e Medie Industrie (MEPI I e II e FUSE). Il prof. Giannini è consulente di numerose organizzazioni nazionali ed internazionali e membro di molti comitati scientifici internazionali. Franco Giannini è autore o coautore di oltre trecentocinquanta pubblicazioni scientifiche relative alle problematiche teoriche e realizzative della microelettronica per alta e altissima frequenza.