Convertire calore in energia con celle solari rivoluzionarie

SFRUTTARE LUCE E CALORE INSIEME

Grazie ad un nuovo studio dei ricercatori dell'Università di Buffalo, il settore della produzione energetica geotermica potrebbe presto incontrare quello del fotovoltaico con un legame a doppio filo, sfruttando il meglio di entrambe le tecnologie per produrre energia a basso costo e per sfruttare il calore che in caso contrario andrebbe perduto.

Lo studio, intitolato "Broadband absorption engineering of hyperbolic metafilms pattern" ("Ingegneria di assorbimento a banda larga di modelli di metafilm iperbolici"), dimostra come sia possibile produrre energia tramite un sistema che sfrutta la tecnologia fotovoltaica a partire dal calore, che viene catturato da una serie di microchip in grado di catturare, rallentare e indirizzare la luce sfruttando una vastissima gamma di frequenze.

Proprio in questo sta l'aspetto rivoluzionario del sistema messo a punto dai ricercatori americani: la struttura così ottenuta non necessità più di essere esposta ai raggi diretti del sole per poter funzionare ed essere efficiente, come invece viene richiesto dai tradizionali pannelli e dalle celle fotovoltaiche finora sviluppate.

COME FUNZIONANO I COMPONENTI?

I singoli componenti sono in grado di assorbire la luce a qualsiasi frequenza, sfruttando l'intero arcobaleno di colori. In questo modo, i componenti multistrato si sono rivelati, anche ad una prima fase di test, perfettamente in grado di sfruttare la luce a banda larga e di risultare, di conseguenza, più efficienti rispetto alle celle fotovoltaiche.

In realtà, il funzionamento e la struttura sono abbastanza semplici: i componenti sono realizzati attraverso l'alternanza di strati ultrasottili di metallo, conduttori ed isolanti. La luce viene assorbita dagli strati metallici, i quali, a seconda dello spessore, sono in grado di catturare determinate frequenze. Variando lo spessore lungo i componenti, dunque, si può arrivare a catturare l'intero spettro luminoso. I componenti sono così in grado di assorbire anche i raggi infrarossi, terahertz e microonde, aprendo la strada ad un funzionamento ibrido in grado di sfruttare anche la geotermia e il calore diffuso.

I ricercatori puntano ora all'applicazione nel campo del calore: una volta messa a punto una soluzione in grado di sfruttare anche il calore emesso, ad esempio, dalle macchine industriali, queste rivoluzionarie celle potrebbero davvero cambiare il volto della produzione energetica, recuperando energia da una fonte che, per ora, non viene utilizzata e costituisce pertanto energia dispersa al 100%.

I BENEFICI PER LE CELLE FOTOVOLTAICHE

Non solo, quindi, questi componenti possono creare un ponte tra energia solare e geotermia, ma sono anche indicati come possibile soluzione per risolvere il principale problema delle attuali celle fotovoltaiche in commercio o in via di sviluppo. Esse, infatti, assorbono solo una piccola quantità di energia, lasciando che molta parte di essa semplicemente filtri attraverso. Ne deriva un'efficienza molto bassa, che si riduce ulteriormente se si aumentano le dimensioni delle celle stesse. Per questa ragione, attualmente le celle hanno campi di applicazione potenzialmente più vasti rispetto al fotovoltaico tradizionale, grazie anche alla possibilità di realizzare strutture modellabili e sottilissime, ma non trovano ampio spazio all'interno del mercato.

Utilizzando questi componenti all'interno delle celle solari, invece, si potrebbe ampliare notevolmente la banda di luce assorbita, rendendo le strutture molto più efficienti e, a questo punto, davvero competitive sul mercato: se i ricercatori dovessero riuscire nella seconda fase del progetto, rendendo possibile la produzione energetica anche dal calore, le celle o i pannelli sarebbero in grado di produrre energia anche nel corso delle giornate poco luminose o nelle ore serali. Sfruttando calore e luce diffusa, le strutture produttrici di energia creerebbero un efficace ponte tra tecnologia fotovoltaica e sfruttamento di calore, abbattendo i confini tra i due settori, attualmente separati, che rientrano nella variegata gamma delle energie rinnovabili. 

AutoreDott.ssa Martina Pugno


Visualizza l'elenco dei principali articoli