Uno sguardo ai pannelli solari in 3D: efficienza elettrica 20 volte in più

L'idea di sfruttare la tecnologia 3D per la realizzazione di pannelli solari è di alcuni ricercatori del Mit di Boston, tra cui Marco Bernardi, uno dei famosi cervelli in fuga italiani, e oggi ricercatore nel Dipartimento di Ingegneria e Scienza dei Materiali del MIT e co-autore dell'invenzione. I ricercatori del prestigioso istituto statunitense hanno studiato la creazione di una struttura verticale tridimensionale di celle solari, di maggiore superficie a disposizione, in grado di catturare le radiazioni solari e produrre energia per una quantità di circa venti volte maggiore rispetto a un pannello fotovoltaico tradizionale bidimensionale.

Primariamente destinati a un'applicazione su tetti piani o su strutture in grado di ruotare per dirigersi verso la zona con maggiore irraggiamento solare, come nel caso degli inseguitori solari, i pannelli in 3D, grazie a una struttura a torre, costituita da una serie di apparecchi microscopici, garantiscono l'assorbimento delle radiazioni solari da qualsiasi direzione con un rendimento elettrico molto elevato e una perfetta integrazione architettonica.

I vari studi sull'efficienza energetica della tecnologia in 3D applicata a questa tipologia di pannello solare hanno dimostrato che, anche nelle zone più lontane dall'equatore, la resa elettrica raggiunge un livello ottimale anche in situazioni di scarso irraggiamento, cielo nuvoloso o zone d'ombra: una vera innovazione nel campo della ricerca di un maggiore rendimento elettrico in situazioni svantaggiate, grazie al fatto che - a detta dei ricercatori - le strutture complesse catturano maggiormente le radiazioni solari nella stagione invernale, quando il sole è più basso all'orizzonte o il cielo è nuvoloso.

Da dove nasce l'idea di un pannello solare in 3D?

Il punto di partenza della realizzazione e dell'idea di un pannello in 3D è stato dato al Mit di Boston da un algoritmo matematico che ha permesso di esplorare le possibili configurazioni dei pannelli fotovoltaici. Da questo studio, i ricercatori hanno realizzato un software per testare tutte le situazioni in base alla latitudine, alla stagione e alle condizioni del tempo e del cielo.

Per verificare al meglio i propri studi e saggiarli, sono stati realizzati dei modelli di pannello solare in 3D per il tetto dello stesso MIT e i risultati delle ricerche sono stati pubblicati sulla rivista Energy and Environmental Science. In questo articolo si mette in luce il fatto che, con costi lievemente maggiori, si può arrivare a ottenere dei rendimenti elevati vantaggiosi per l'autonomia energetica delle abitazioni, sia per la maggiore diminuzione dell'impatto ambientale.

Quali forme di pannello in 3D sta studiando il MIT?

Il MIT sta realizzando degli studi per la realizzazione di pannelli solari in 3D nella struttura cubica con un incavo e una a forma di fisarmonica: pare che il primo modello sia difficile da riprodurre su scala industriale e con costi abbordabili, mentre la prima sia maggiormente conforme per realizzazione e costi.

        (Prototipo del pannello solare 3D, realizzato dal Mit di Boston con forma a fisarmonica)

               (Prototipo del pannello solare 3D, realizzato dal Mit di Boston con forma cubica)

Quali sono le altre scoperte nel campo del pannello in 3D?

Particolare importanza assume, inoltre, la scoperta di un ragazzo di soli 13 anni, William Yuan, il quale ha inventato una cella solare tridimensionale, in grado di trasformare, da una cella solare tradizionale, fino a 500 volte l'irraggiamento solare. Il piccolo appassionato di scienze è stato poi premiato con con una borsa di studio di 25.000 dollari.

Tutti i progetti sono in fase di sperimentazione, ma grazie all'idea di realizzare i prodotti in silicone, si è confermata la possibilità di produrre i pannelli trimensionali a larga scala e con costi ridotti, in modo da incentivare il mercato.