Dallo specchio solare al fotovoltaico a concentrazione: la nuova re-invenzione di una Italiana

Era il terzo secolo a.C. e, per l'esattezza, correva l'anno 212, quando il matematico, fisico e inventore siracusano Archimede, ancor oggi considerato uno dei più grandi scienziati della storia, vi entrò a pieno diritto grazie all'invenzione degli specchi ustori. Il tiranno Gerone II gli aveva chiesto, infatti, di inventare una macchina bellica, in grado garantire la difesa di Siracusa dal potente esercito romano. La mente geniale di Archimede ideò i due specchi che, concentrando la luce del sole su un punto, erano in grado di incendiare a distanza qualsiasi nave nemica. L'invenzione di Archimede lo fece passare alla storia, ma non servì a salvare né lui né la sua città. A distanza di millenni, un'altra mente italiana ritorna alle origini, rispolvera la teoria degli specchi ustori e la applica al fotovoltaico per aumentarne significativamente l'efficienza.

Nel III sec. a.C., Archimede passava alla storia per i suoi specchi ustori, oggi rispolverati per aumentare l'efficienza del fotovoltaico

(Nel III sec. a.C., Archimede passava alla storia per i suoi specchi ustori, oggi rispolverati per aumentare l'efficienza del fotovoltaico)

Protagonista di questa storia dei giorni nostri, è un'altra mente italiana, l'astronoma Alessandra Giannuzzi, attualmente borsista dell'Istituto Nazionale di Astro-Fisica (INAF). Ispirata da Archimede ma anche dagli specchi utilizzati dagli astronomi per concentrare la luce di stelle e galassie lontane nei loro telescopi, così da poterle osservare meglio, la giovane ricercatrice ha applicato la stessa teoria al cosiddetto fotovoltaico a concentrazione, CPV, arricchito (questa volta) dalle tecniche ottiche utilizzate per costruire i potentissimi telescopi astronomici. Il risultato è stato una tesi di dottorato (discussa in Astronomia all'Università di Bologna), dedicata al miglioramento dell'efficienza dei concentratori solari da aberrazioni ottiche controllate ("Enhancing efficiency of solar concentrators by controlled optical aberrations" è il titolo originale della tesi) e premiata alla terza edizione del premio nazionale "Gino Bortollon", bandito da Etra Spa e destinato ai migliori lavori di ricerca nell'ambito della tutela dell'ambiente.

L'astronoma Alessandra Giannuzzi ha applicato le tecniche ottiche per la costruzione dei telescopi astronomici al fotovoltaico a concentrazione

(L'astronoma Alessandra Giannuzzi ha applicato le tecniche ottiche per la costruzione dei telescopi astronomici al fotovoltaico a concentrazione)

Il risultato è un concentratore di luce solare del tipo "dense array". Sino ad ora, questo tipo di concentratori è sostanzialmente sconosciuto in Italia, mentre è particolarmente diffuso in tutte quelle zone dove la radiazione solare è particolarmente forte (per esempio, nei deserti californiani e australiani). Il limite di questo tipo di concentratori è, però, quello di essere costituito da celle solari ad alta efficienza, che funzionano al massimo delle proprie potenzialità solo se e quando illuminate tutte con la medesima intensità di luce solare.

Per ovviare a questa limitazione non da poco, la Giannuzzi ha pensato di controllare la deformazione della luce attraverso degli specchi, così da renderla uniforme e permetterle di giungere concentrata sul convertitore fotovoltaico. In questo modo, le cellette solari, impacchettate tra loro, sono al massimo delle proprie prestazioni globali, ma senza essere illuminate direttamente, tutte alla stessa maniera. Il principio è sostanzialmente lo stesso applicato in astronomia all'osservazione del Sole, quando non se ne vuole ottenere un'immagine fedele, ma la si vuole, invece, modellare a proprio piacimento.

Lo studio della Giannuzzi si applica a concentratori solari del tipo Dense array

(Lo studio della Giannuzzi si applica a concentratori solari del tipo "dense array")

Nel frattempo, lo studio condotto della giovane astronoma ha già portato alla domanda di un brevetto a doppia firma tra l'Istituto Nazionale di Astrofisica e l'Università di Bologna.

AutoreDott.ssa Morena Deriu

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