Creato un dispositivo "passivo" che genera elettricità combinando il riscaldamento solare con il raffreddamento radiativo
(Rinnovabili.it) – Nuovi passi avanti per la produzione energetica a zero emissioni e h24. Un team multi-istituzionale di ricercatori ha realizzato un nuovo generatore termoelettrico che sfrutta il calore solare e il raffrescamento radiativo per generare elettricità sia di giorno che di notte, con il cielo terso o nuvoloso. La sua applicazione più probabile? Al momento fornire una fonte di alimentazione per piccoli dispositivi elettronici.
“Le fonti di energia tradizionali come le batterie hanno una capacità limitata e richiedono una sostituzione o una ricarica regolare, un intervento in alcuni casi scomodo e insostenibile”, ha affermato il leader del gruppo di ricerca Jing Liu dell’Università di Jimei in Cina. “Il nostro nuovo design […] potrebbe offrire una soluzione energetica sostenibile e continua per piccoli apparecchi elettrici”.
La tecnologia di base non rappresenta una novità. I generatori termoelettrici (TEG) o generatori Seebeck, sono dispositivi che sfruttano una differenza di temperatura tra due conduttori per produrre elettricità (il cosiddetto effetto Seebeck). Ma nella maggior parte dei casi tendono a produrre differenze di temperatura instabili o a non generare abbastanza elettricità per essere utili. Per superare queste limitazioni, Liu e colleghi hanno messo a punto un nuovo tipo di TEG autoalimentato. Ossia capace di ottenere il calore e il freddo necessari per disporre sempre di una differenza di temperatura abbastanza grande per la produzione elettrica.
Come descritto nella rivista Optics Express il dispositivo utilizza un assorbitore solare a banda ultralarga (UBSA) per catturare la luce e un emettitore di raffreddamento radiativo planare (RCE) per rilasciare il calore. Il primo elemento riscalda un lato del generatore il secondo raffredda quello opposto. Poiché la potenza di riscaldamento dell’UBSA è significativamente maggiore della potenza di raffreddamento dell’RCE alla normale intensità luminosa, i ricercatori hanno posizionato l’emettitore sopra un’ampia area di assorbitore.
Quando la luce colpisce l’intero dispositivo, le parti non ombreggiate dell’UBSA assorbono l’energia solare per riscaldarsi mentre l’RCE in cima inizia a raffreddarsi. La combinazione crea una differenza di temperatura che viene convertita in elettricità. Di notte o nei giorni nuvolosi, la differenza di temperatura è notevolmente ridotta a causa dell’assenza di luce diretta. Tuttavia, è presente ancora una certa differenza di temperatura che può essere utilizzata per ottenere elettricità, anche se con un’efficienza inferiore.
I ricercatori hanno testato il nuovo generatore termoelettrico all’aperto in condizioni reali. Il dispositivo ha raggiunto un’uscita di tensione di picco di 166,2 mV nelle giornate soleggiate, sufficiente per alimentare un piccolo sensore. Di notte o nelle giornate nuvolose il valore si è abbassato rispettivamente a 14,7 mV e 95 mV.
