Messo a punto un nuovo design fotovoltaico dotato di un controllo passivo del calore, che si ispira alla traspirazione vegetale
Una foglia fotovoltaica che si raffredda passivamente
(Rinnovabili.it) – Nasce dallo studio di nuovi approcci per la gestione termica delle celle solari un’innovativa foglia fotovoltaica ibrida ad alta efficienza. Dietro al lavoro c’è un gruppo di ingegneri chimici dell’Imperial College London che su Nature Communications (testo in inglese) spiegano il design e le funzioni del loro nuovo concept solare.
L’idea alla base dello studio era riuscire a trovare un modo per gestire uno dei problemi più comuni del fotovoltaico. L’attuale tecnologia permette di convertire circa il 25% dell’energia solare incidente in elettricità. Il resto si dissipa come calore residuo nelle stesse celle, provocando un aumento della loro temperatura operativa. Sopra i 65°C l’efficienza elettrica ne risente in maniera significativa.
Per risolvere il problema il dottor Gan Huang e i colleghi Jingyuan Xu e Christos N. Markides sono ricorsi alla biomimetica. L’ispirazione è arrivata dalle foglie vegetali e dalle loro strutture interne alla base del processo di traspirazione. All’interno delle piante, infatti, l’umidità segue un percorso preciso: è trasportata dalle radici agli stomi – i piccoli pori sulla superficie inferiore delle foglie – dove si trasforma in vapore prima di tornare in atmosfera.
Materiali ecologici e a basso costo
La foglia fotovoltaica dell’Imperial College imita questo processo grazie ad una struttura di traspirazione biomimetica. Nel concept realizzato dal gruppo, fibre di bambù imitano i fasci di vene delle foglie mentre celle di idrogel impilate simulano le cellule vegetali. Questa struttura permette all’acqua di scorrere passivamente da un serbatoio separato alla foglia solare raccogliendo e rimuovendo nel passaggio il calore in eccesso della cella.
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Gli ingegneri hanno dimostrato sperimentalmente che il meccanismo di traspirazione della foglia FV può rimuovere il 75% (590 W/m2) del calore, diminuendo significativamente la temperatura operativa della cella sotto un irraggiamento di 1000 W/m2. Determinando di conseguenza un aumento dell’efficienza elettrica del 13,6%. “Inoltre – scrivono gli scienziati – la foglia fotovoltaica è in grado di utilizzare sinergicamente il calore recuperato per co-generare energia termica aggiuntiva e acqua dolce contemporaneamente all’interno dello stesso componente, aumentando significativamente l’efficienza complessiva di utilizzo solare dal 13,2% a oltre il 74,5%, insieme a oltre 1,1 L/h /m2 di acqua pulita”.
