Negli ultimi anni i pannelli solari sono diventati più economici ed efficaci, guidando la tanto necessaria transizione ecologica verso le energie rinnovabili. I pannelli solari I pannelli solari hanno però un limite, funzionano solo di giorno grazie alla luce del sole. Ma se potessero generare energia anche di notte? È quello che stanno sviluppando diversi ingegneri e limitare l’intermittenza di produzione di energia dei pannelli solari.
Lo studio degli ingegneri
La scoperta arriva in un momento in cui c’è grande attenzione verso le energie rinnovabili per cercare di rispettare gli accordi sul clima di Parigi 2030 e affrancarsi dalla dipendenza dalla Russia.
Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Applied Physics Letters, grazie a dei nuovi pannelli solari, sviluppati da un team di ingegneri australiani, è possibile produrre energia rinnovabile continua sia di giorno che di notte.
Durante il giorno, la luce proveniente dal sole colpisce la cella solare, ma durante la notte accade qualcosa di inverso. Ciò è dovuto al fatto che i pannelli solari, come tutto ciò che è più caldo dello zero assoluto, emettono radiazioni infrarosse. Questo vuol dire che dal pannello solare esce effettivamente della luce che, il team di ingegneri sta cercando di incanalare per produrre elettricità anche durante la notte.
Quando i fotoni lasciano la superficie del pannello, portano con sé il calore. In una notte limpida, senza nuvole che riflettono la luce infrarossa verso la Terra, la superficie di un pannello solare è più fredda di qualche grado rispetto all’aria circostante. L’idea del team di ricerca è quella di sfruttare questa differenza di temperatura. Per farlo si serve di un apparecchio chiamato generatore termoelettrico che è in grado di assorbire parte del calore che viene trasferito dall’aria più calda al pannello solare più freddo e convertirlo in energia.
I risultati dell’esperimento
In una notte priva di nuvole, il team di ingegner, grazie al prototipo della nuova cella solare, è riuscito a generare circa cinquanta milliwatt per metro quadrato di pannello solare (50 mW/m2). Secondo i calcoli del team, con alcune modifiche e la giusta collocazione, il dispositivo potrebbe generare il doppio della potenza.
Questo metodo sfrutta una fonte di energia rinnovabile trascurata. La Terra riceve continuamente 173.000 terawatt di energia dal sole. Le nuvole, le particelle atmosferiche e le superfici riflettenti come le montagne innevate riflettono circa il 30% di questa energia nello spazio. Il resto riscalda la superficie terrestre, gli oceani, le nuvole, l’atmosfera e tutto il resto. Ma quell’energia non rimane in giro.
A parte il calore extra intrappolato dai gas serra come risultato dell’attività umana durante la rivoluzione industriale, la produzione di energia della Terra è più o meno uguale alla sua assunzione. Di conseguenza, il pianeta emette una quantità sbalorditiva di energia sotto forma di radiazioni infrarosse. Queste emissioni, a lunghezze d’onda troppo lunghe per essere viste dall’occhio umano, trasportano molta energia. In effetti, più della metà di tutta l’energia solare che colpisce la Terra passa attraverso questo processo prima di tornare nello spazio.
I campi di applicazione delle nuove celle solari
Quasi un miliardo di persone al mondo al momento non ha ancora accesso all’energia elettrica. In questo scenario le persone possono contare sull’energia dei pannelli fotovoltaici, ma come detto, questi hanno il limite di produrre energia solo nelle giornate di sole e non di notte o quando il cielo è particolarmente nuvoloso. Grazie alla nuova tecnologia che stanno sviluppano i ricercatori sarà possibile fornire illuminazione ed energia di riserva anche durante la notte. Questo attraverso le applicazioni off-grid e mini-grid, dove le installazioni di celle solari stanno diventando sempre più diffuse.
Le mini-grid sono piccole reti elettriche autonome. Sono utili quando una popolazione è troppo piccola o troppo lontana per giustificare l’estensione della rete per raggiungerla. A differenza delle batterie, che si degradano dopo qualche migliaio di cicli di carica, i generatori termoelettrici impiegati in questi pannelli solari sono allo stato solido, quindi la loro durata è praticamente indefinita.
Un altro campo applicativo di questa nuova tecnologia è la possibile alimentazione della vasta rete di sensori ambientali che i ricercatori di tutto il mondo utilizzano per monitorare qualsiasi tipo di cosa, dal cambiamento climatico alle specie invasive in località remote. In questi scenari di applicazione, l’utilizzo di pannelli solari in grado di fornire energia anche durante la notte, potrebbe eliminare l’utilizzo di batterie e i relativi costi di manutenzione e riparazione.
Il team di ricerca sta ancora lavorando per migliorare la nuova tecnologia in modo da aumentare la quantità di energia prodotta durante la notte.
