Pannelli fotovoltaici autosufficienti grazie ai batteri presenti nel terreno

Pannelli fotovoltaici autosufficienti grazie all'energia prodotta dai batteri. È questa la nuova frontiera degli impianti rinnovabili, un progetto ideato dal team di professionisti dell'Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC), a Valldaura. Ancora in fase di sviluppo, la ricerca promette di aprire strade innovative alla produzione di un sistema direttamente connesso alla natura.

Il suddetto pannello, chiamato bio-fotovoltaico, consta di una batteria nella quale viene raccolta l'energia prodotta dai batteri presenti nel terreno. Studiando la vita e l'attività di questi ultimi, i ricercatori hanno rilevato come essi si alimentino dei sottoprodotti derivanti dalla fotosintesi clorofilliana. Nel momento in cui prendono gli elementi nutritivi, li metabolizzano liberando protoni, elettroni e idrogeno. Sono proprio gli elettroni ad essere raccolti nell'accumulatore collegato all'impianto fotovoltaico per produrre l'energia necessaria. L'estrazione di tali componenti avviene inserendo nel terreno un anodo e un catodo, allacciati a un condensatore.

(Pannello bio-fotovoltaico installato allo IAAC)

È possibile controllare l'efficienza della produzione energetica del sistema, monitorando determinati  parametri. Ossia:

• il tipo di pianta cresciuta nelle zolle di terra dove è installato il sistema;
• le caratteristiche del suolo, se e quanto favoriscono la crescita microbica;
• il tipo di terreno, se e quanto è adatto a consentire il trasferimento degli elettroni.

Gli esperimenti condotti fino ad ora sul prototipo, montato nel campus a Valldaura, hanno evidenziato che un suolo saturo al 100% assicura le prestazioni migliori, in quanto l'acqua promuove l'elettrolisi.

(Dettaglio del sistema d'irrigazione del pannello bio-fotovoltaico)

Un altro fattore da tenere in considerazione, affinché il sistema sia efficiente, è la forma da dare al pannello bio-fotovoltaico. La pianta collocata al suo interno deve, infatti, avere sufficiente spazio per le proprie radici, allo scopo di garantire una distribuzione omogenea dei suoi elementi nutritivi. In proposito, la tassellatura di Voronoi, conosciuta anche come decomposizione di Voronoi, offre la soluzione ideale. Un design del genere, studiato come una sorta di mosaico, permette una crescita delle radici ottimale e una distribuzione corretta dei sottoprodotti di esse oltre alla produzione del massimo voltaggio della corrente.

Le caratteristiche di base del pannello bio-fotovoltaico, quindi, riguardano un sistema di automazione che controlla l'irrigazione e un dispositivo che monitora le variabili responsabili d'influenzare la crescita della pianta.

(Dettagli elettronici del pannello bio-fotovoltaico)

Per quanto concerne il processo di fabbricazione, questo ha inizio con lo studio del modello in 3D. Dopodiché, il progetto è mandato ad una fresatrice, lavorato e trasformato in un pannello di polystyrene grande 2x1 metri e spesso 10 cm. Tale processo ha luogo nell'arco di nove ore.

Una volta che il pannello è pronto, viene rivestito di resina epossidica, necessaria per farlo risultare più rigido, resistente e impermeabile. Fatto questo, si passa alla fase elettronica, realizzando tutto il circuito contenente una bobina di filo di acciaio zincato come anodo e una bobina di filo di rame come catodo. Ultimata la fase elettrica, si pianta il terreno negli appositi spazi, ovvero nelle celle Voronoi.

(Processo di fresatura del pannello bio-fotovoltaico)

Sebbene l'energia fornita dal pannello bio-fotovoltaico non sia potente come quella eolica o solare, è comunque in grado di far funzionare piccoli elettrodomestici. I ricercatori dello IAAC hanno, infatti, stimato che un solo pannello può alimentare un telefono cellulare, otto un forno a microonde, sedici una stufa.

Inoltre, un simile impianto ha il vantaggio di sfruttare l'energia in eccesso prodotta dalla natura e non risente delle problematiche dovute alle condizioni atmosferiche (appartenenti agli impianti solari tradizionali), alla presenza o meno del vento (fattore essenziale per le turbine eoliche) o dell'acqua. La potenza di cui si avvalgono è costante e prodotta per tutto l'arco dell'anno.

(Schema della capacità di alimentazione energetica dei pannelli bio-fotovoltaici)

Il progetto catalano attualmente è ancora in fase di sperimentazione ma da quanto dicono i ricercatori dovrebbe conoscere molto presto una realizzazione in serie ed essere, di conseguenza, introdotto sui mercati internazionali.

Fonti
Greenstyle
Designboom
Garakami 

Foto
Designboom