Sfruttare l’energia ambientale in tutte le stagioni
(Rinnovabili.it) – Produrre energia dalla pioggia con lo stesso dispositivo che cattura e sfrutta il calore solare. Questo l’obiettivo che si era dato un gruppo di scienziati dell’Università Nazionale di Singapore e dell’Università meridionale di scienza e tecnologia a Shenzhen. Obiettivo raggiunto stando alla pubblicazione apparsa sulla rivista scientifica NSR (testo in inglese). Qui, in un lungo articolo, l’ingegnere Yi Zhou e colleghi spiegano come hanno creato un raccoglitore di energia ambientale non planare e “all-in-one”, che combina assieme due effetti. Parliamo della piroelettricità solare e della triboelettricità. Di cosa si tratta?
Per piroelettricità solare si intende la capacità di alcuni materiali di generare una temporanea differenza di potenziale tra i propri estremi quando scaldati al sole. La triboelettricità si genera invece quando materiali diversi, di cui almeno uno isolante, sono strofinati tra di loro; un effetto che può verificarsi anche al contatto tra un solido e un liquido, come nel caso delle gocce di pioggia.
Produrre energia dalla pioggia e dal sole in un solo dispositivo
Per i dispositivi che sfruttano queste proprietà si parla ancora di efficienze molto basse, ma l’idea di riuscire a creare un generatore elettrico adattabile a qualsiasi condizione meteo non perde di attrattività. Uno degli ultimi progressi in campo piroelettrico ha portato alla creazione di un dispositivo planare con una densità di potenza in uscita compresa tra 10 e 1.000 μW/m2. Tuttavia, oltre ai limiti intrinseci dovuti ad una cattura del calore solare piuttosto omogenea, questi elementi non sono adatti per la generazione di triboelettricità basata su gocce di pioggia.
Il motivo? L’induzione elettrostatica e la triboelettricità dipendono dalla scorrimento delle gocce d’acqua sull’area durante il processo di contatto/separazione liquido-solido. Scorrimento impossibile su superfici piane.
Per aggirare questi ostacoli, il tema ha realizzato un sistema con dialettrici multistrati non planari, che non solo confina i raggi solari su un punto caldo focale (aumentando la piroelettricità) ma favorisce anche lo scorrimento delle goccioline. In questo modo con un solo dispositivo è possibile produrre energia dalla pioggia e dal calore del sole. I materiali impiegati sono plastiche ampiamente utilizzate (fluoropolimero e Teflon) che consentono di tenere bassi i costi complessivi. Il nuovo generatore ha dimostrato di raccogliere energia dal sole e dalla pioggia con un incremento della potenza in uscita, rispettivamente, del 174,3% e 65,4% rispetto ai dispositivi più convenzionali.
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