Le potenzialità dei nanogeneratori D-TENG
(Rinnovabili.it) – Tra moduli solari sui tetti e mini impianti fotovoltaici da balcone, le abitazioni si stanno ormai attrezzando per dare una mano sempre maggiore alla generazione distribuita su piccola scala e favorire l’autoconsumo. Ma cosa fare qualora non splendesse il sole? Per le giornate di pioggia intensa una soluzione potrebbero essere i pannelli triboelettrici domestici.
Generare energia dalle gocce di pioggia
L’idea di sfruttare l’energia delle gocce di pioggia per produrre elettricità non è nuova. In aiuto viene la tecnologia dei nanogeneratori triboelettrici TENG, dispositivi che convertono l’energia meccanica esterna in elettricità attraverso l’effetto triboelettrico e l’induzione elettrostatica. In questo caso particolare si tratta di D-TENG (droplet-base, ossia basati sulle gocce d’acqua) che sfruttano il contatto tra un solido e un liquido anziché tra due solidi. Parliamo di piccoli impianti efficienti capaci di sfruttare con successo anche l’energia delle onde e di altre forme di contatto solido-liquido, su cui la ricerca sta investendo molto.
Tuttavia i D-TENG possiedono una evidente limitazione tecnica: quando sono collegati assieme, si riduce la potenza complessiva. Per superare il problema un gruppo di ricercatori cinesi, guidati dalla Tsinghua University di Shenzhen, ha studiato una struttura più razionale e “simile a un pannello solare”, per eliminare l’influenza reciproca delle singole unità di generazione e massimizzare quindi la produzione.
Verso innovativi pannelli triboelettrici domestici
“Sebbene i D-TENG abbiano una potenza di uscita istantanea estremamente elevata, è ancora difficile per un singolo generatore fornire continuamente energia per apparecchiature elettriche a livello di megawatt. Pertanto, è molto importante realizzare l’utilizzo simultaneo di più D-TENG”, ha affermato il professor Zong Li della Tsinghua University. “Prendendo come riferimento la progettazione di pannelli fotovoltaici in cui più unità di generazione sono collegate in parallelo per alimentare il carico, proponiamo un metodo semplice ed efficace per la raccolta dell’energia delle gocce di pioggia”.
Quando più nanogeneratori triboelettrici basati sulle goccioline sono collegati tra loro, si verifica una capacità di accoppiamento involontaria tra l’elettrodo superiore e l’elettrodo inferiore dei pannelli. E il fenomeno riduce la potenza in uscita dalla installazione. Per ridurne l’effetto e rendere ogni unità di generazione di energia indipendente l’una dall’altra, i ricercatori hanno proposto di impiegare una particolare schema a ponte con elettrodo inferiore diviso in tante unità. La struttura a piastre adottata potrebbe essere facilmente installata su edifici con tetti in pendenza al fine.
Come funzionano i pannelli triboelettrici domestici?
Quando una goccia di pioggia cade sulla superficie del modulo, la gocciolina si carica positivamente e la superficie del pannello negativamente. “La quantità di carica generata da ciascuna goccia è piccola e la carica superficiale si dissiperà gradualmente”, ha spiegato Li. “Ma dopo molto tempo le cariche sulla superficie si accumuleranno gradualmente fino alla saturazione. A questo punto, il tasso di dissipazione della carica superficiale sarà bilanciato con la quantità di carica generata da ogni impatto della gocciolina”. La potenza di picco raggiunta dal team è stata di 200 W al metro quadrato. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su iEnergy (testo in inglese).