L'energia ad infrarossi della Terra può diventare rinnovabile
Gli studiosi dell' Harvard School of Engineering and Applied Sciences credono che il calore della Terra, che si propaga nello spazio, possa produrre energie rinnovabili. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences. e l'idea che questo si possa concretizzare deriva dalla mente dell'italiano Federico Capasso, che da anni lavora negli Stati Uniti.
Dalle studio risulta che "l'energia rinnovabile può essere generata ogni volta che il calore fluisce da un corpo caldo ad uno freddo. Un tale flusso è dalla superficie calda della Terra al freddo spazio esterno, attraverso la radiazione termica infrarossa". Ma cos'è la radiazione termica? E' una radiazione elettromagnetica che viene emessa dalla superficie di uno oggetto, a causa della temperatura dello stesso. Questa si genera quando il calore, grazie al movimento delle particelle cariche all'interno degli atomi, viene convertito in radiazione elettromagnetica. Negli ultimi tempi nel fotovoltaico si parla di celle che sfruttano gli infrarossi (la porzione dello spettro solare con la lunghezza d'onda più corta), i quali costituiscono quasi un terzo di tutta la luce che arriva sul nostro pianeta, ma che i normali pannelli non riescono a catturare.
Dall'Università di Harvad sono stati messi a punto due sistemi per catturare e sfruttare quella che è l'energia termica della Terra. Questi dispositivi sono chiamati EEH (Emissive Energy Harvester) e riescono a produrre energia dall'emissione di radiazione termiche verso il cielo. Ciò che gli studiosi fanno è calcolare la potenza termodinamica che è disponibile e la tracciano, "utilizzando come caso di studio la posizione di Oklahoma". Si tratta di due dispositivi diversi per portare avanti l'idea che le radiazioni termiche infrarosse potranno produrre energia elettrica per la Terra. Il primo è un EEH termico (analogo alla produzione di energia solare termica) e il secondo è invece paragonabile al funzionamento del fotovoltaico.
(Energia termica dalla Terra)
Nel primo caso, la prima idea di dispositivo potrebbe consistere in una piastra calda (che ha la stessa temperatura della Terra e dell'aria) con un piatto freddo poggiato su di essa. La differenza termica tra le piastre potrebbe generare un paio di watt per metro quadrato, sia di giorno che di notte. Mantenere la piastra fredda ancora più fredda della temperatura ambientale dichiarano che sarebbe troppo difficile. "Questo approccio è abbastanza intuitivo, perché uniamo i principi familiari dei motori di calore e quelli del raffreddamento radiativo" dice Steven Byrnes.
Il secondo dispositivo si basa invece sull'utilizzazione di un'antenna in grado di convertire le radiazioni elettromagnetiche in corrente elettrica. "Se hai due componenti alla stessa temperatura, ovviamente, non è possibile estrarre qualsiasi cosa, ma se si hanno due temperature differenti cioè è possibile" dice Capasso. In poche parole, i componenti di un circuito elettrico "possono spontaneamente spingere corrente in entrambe le direzioni e questo si chiama rumore elettrico. I Diagrammi di Gunn mostrano che se un componente elettrico valvolare chiamato diodo è ad una temperatura superiore ad una resistenza, esso spingerà corrente in una sola direzione, producendo una tensione positiva". Si suggerisce che il ruolo della resistenza potrebbe essere svolto da un'antenna microscopica, che emette radiazione infrarossa terrestre verso il cielo, con il raffreddamento degli elettroni in una sola parte del circuito.
( Un circuito in equilibrio termico (A) non genera corrente; (B) è un circuito raddrizzatore convenzionale. La proposta del team di Harvard (C).
Nonostante ci siano delle difficoltà per quanto riguarda i diodi infrarossi, che sono stati studiati per molti anni ma che non hanno portato degli evidenti progressi, si pensa che questi accostati alla nanofabbricazione possano portare a dei risultati. Gli ingegneri stanno cercando di valutare nuovi diodi in grado di gestire tensioni sempre più basse. "Ora che abbiamo capito i vincoli e le specifiche -dice Byrnes- "siamo in una buona posizione per lavorare sulla progettazione di una soluzione."
