Mi interessa il nostro futuro energetico…

Padroneggiare gli aspetti teorici e numerici dei flussi intorno a una pala di turbina per convertire l’energia meccanica in energia elettrica con la migliore efficienza possibile è una delle sfide delle ingegnere e degli ingegneri meccanici. Queste figure professionali progettano e ottimizzano anche le prestazioni energetiche di macchinari e meccanismi. Nel campo dei trasporti, ad esempio, si occupano della progettazione di motori e lavorano sull’aerodinamica dei veicoli (minimizzazione dell’attrito) e sulla scelta dei materiali (peso, resistenza).

L’energia e la transizione energetica sono elementi chiave della formazione in ingegneria elettrotecnica e dell’informazione: essere in grado di garantire l’approvvigionamento di energia elettrica con risorse prevalentemente rinnovabili, sviluppare mezzi efficienti per immagazzinarla e soprattutto controllare questa rete, una supermacchina estesa su più continenti e la cui stabilità e il cui funzionamento non devono essere compromessi – una vera sfida per le ingegnere e gli ingegneri del futuro!

La sfida energetica che la nostra società si trova ad affrontare è in gran parte legata allo sviluppo dei materiali: leggerezza e resistenza dei compositi per i trasporti, resistenza alle alte temperature delle superleghe per i motori degli aerei, resistenza alle radiazioni delle coperture per i reattori a fusione, efficienza delle ceramiche per le pile a combustibile e integrazione ottimale dei materiali nelle strutture edilizie nel rispetto dei requisiti per uno sviluppo sostenibile. L’ingegneria dei materiali svolge un ruolo fondamentale nell’attuazione della transizione energetica.

La fisica studia i fenomeni naturali fondamentali. La ricerca in fisica del plasma mira, ad esempio, a utilizzare la fusione termonucleare per riprodurre il “sole sulla terra”. La fusione ha il potenziale per risolvere il problema energetico mondiale e l’EPFL è quindi intensamente coinvolta nel progetto ITER dell’Unione Europea. L’EPFL offre anche un Master in Ingegneria nucleare nell’ambito di un programma congiunto con il Politecnico federale di Zurigo.

Le celle fotovoltaiche di nuova generazione sono un esempio di come la microtecnica svolga un ruolo importante nel campo dell’energia: lo sviluppo di nuovi processi di produzione su larga scala, di tecniche di rivestimento spesso con precisione nanometrica e l’ottimizzazione dell’efficienza energetica attraverso una migliore cattura della luce. Lo sviluppo di qualsiasi nuovo prodotto implica anche considerazioni in materia di energia per ridurne continuamente il consumo.

Le celle solari a coloranti (celle di Grätzel) o in perovskite sono esempi del contributo delle chimiche e dei chimici allo sviluppo di nuovi principi molecolari per captare l’energia solare. Un’altra sfida della transizione energetica è lo stoccaggio dell’energia: l’idrogeno sarebbe un candidato ideale, purché possa essere prodotto efficientemente da fonti rinnovabili e immagazzinato in modo sicuro e concentrato. Le chimiche e i chimici possono quindi applicare le loro competenze anche nel settore energetico.