Dalla Stanford University, pannelli solari che raffreddano gli ambienti

Un team di ricerca dell'Università di Stanford sta brevettando una nuova struttura per un pannello fotovoltaico in grado di utilizzare l'energia solare non per accumulare e convertire energia in corrente elettrica ma per raffreddare gli ambienti.

Sembrerebbe un controsenso, un pannello solare che per rinfrescare respinge in raggi ma si tratta di una tecnologia assolutamente innovativa che potrebbe cambiare le sorti e i consumi energetici dei paesi più caldi. Proprio in quelle porzioni del mondo dove il clima è più torrido, si riscontra un livello di consumi dell'energia elettrica inverosimile, consumi altissimi per la climatizzazione estiva sia degli ambienti pubblici o lavorativi che quelli provati, ovvero le comuni abitazioni. Purtroppo in zone così calde, come ad esempio quelle situate in linea con l'equatore, non c'è altra soluzione che istallare potenti impianti di refrigerazione per poter trovare un po' di sollievo.

I pannelli solari molto spesso vengono utilizzati per alimentare elettricamente questi sistemi ma durante la notte diventano inutili perché in assenza di radiazioni luminose non funzionano e, pur venendo sostituiti da batterie, restano insufficienti.

La nuova sperimentazione dei ricercatori di Stanford utilizza un sistema molto particolare. Si tratta di speciali pannelli con nanostrutture in materiali fotonici, ovvero in calcio e carburo di silicio, materiali molto deboli per quanto riguarda l'assorbimento della luce solare. Questa tecnologia sarebbe in grado, molto banalmente, non di assorbire ma di riflettere la radiazione solare. Shanhui Fan, professore di ingegneria elettrica e l'autore di un documento esplicativo della ricerca pubblicato sulla rivista scientifica specializzata Nano Letters, ha così dichiarato: "Abbiamo sviluppato un nuovo tipo di struttura che riflette la maggior parte della luce solare, mentre allo stesso tempo trasmette calore oltre l'atmosfera dove la temperature è più fredda, quindi è un sistema in grado di raffreddare le strutture artificiali anche durante il giorno. La gente di solito vede lo spazio come fonte di calore perché vi ha sede il sole, ma lontano dallo spazio esterno sole è davvero un luogo freddo".

(Pannelli fotovoltaici che raffreddano l'ambiente_Ricerca dell'Università di Stanford_Specifica tecnologica)

Il nuovo pannello fotovoltaico deve, quindi, essere in grado di fronteggiare e risolvere due problemi: il primo è riflettere la maggior parte dei raggi solari, mentre il secondo è di irradiare questo calore verso lo spazio. Con i materiali fotonici di cui è composto il pannello, il primo compito sarebbe assicurato perché le nanostrutture interne fungerebbero da "specchio" nei confronti delle radiazioni luminose, impedendo loro di penetrare all'interno degli ambienti. Per quanto riguardo il secondo problema, i ricercatori sono stati capaci di determinare quelle determinare quell'intervallo di lunghezze all'interno del quale l'atmosfera risulta trasparente e quindi penetrabile. Fuori dall'intervalli, infatti, si viene a creare l' "effetto serra", ovvero quel particolare fenomeno atmosferico-climatico per il quale un mezzo risulta trasparente per particolari lunghezze d'onda (ultravioletta e visibile) e opaco per lunghezze maggiori (infrarossa). Di conseguenza, in maniera naturale escludendo tutte le emissioni tossiche antropiche che accrescono il fenomeno, la terra respinge una quantità di radiazione solare pari a quanta ne riceve.

I ricercatori, approfondendo questi concetti, hanno ovviamente constatato che "un mezzo con tali caratteristiche trattiene la radiazione infrarossa emessa dai corpi riscaldati dall'assorbimento della radiazione di minore lunghezza d'onda, con conseguente aumento della temperatura sottostante". Quindi, i pannelli solari sarebbero in grado di risolvere entrambi i problemi.

(Pannelli fotovoltaici che raffreddano l'ambiente_Ricerca dell'Università di Stanford_Flusso d'aria di un condizionatore in un ambiente interno)

Dal punto di vista delle prestazioni, il nuovo dispositivo sarebbe in grado di raggiungere una potenza di raffreddamento netta superiore a 100 watt per metro quadrato e presenta numerosi vantaggi: è una "strategia" di raffreddamento che non richiede né la corrente elettrica né parti in movimento, è di facile manutenzioni e funziona dal primo momento in cui è istallato sulla pelle o sul tetto di un edificio.

Si tratta di una vera e propria "tecnologia passiva" e potrebbe essere molto utile anche sulle automobili, al posto del sistema di condizionamento dell'aria interna, che rallenta le prestazioni del motore.

Aaswath Raman, un dottorando nel laboratorio di ricerca, infine, dice "Abbiamo preso un approccio molto diverso rispetto ai precedenti sforzi in questo campo. Uniamo l'emettitore termico e il riflettore solare in un unico dispositivo, il che rende tanto più alto il suo rendimento e molto più robusto tutto l'impianto. In particolare, siamo molto eccitati perché l'applicazione è sia su scala industriale che per le istallazioni off-grid".