Il sistema per trasformare in luce il calore di scarto del fotovoltaico
15 Luglio 2019•Tempo di lettura: 2minuti
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Dalla Rice University (Texas) arriva una pellicola in nanotubi di carbonio che trasforma il calore di scarto in luce e quindi nuovamente in elettricità
Il recupero del calore residuo del fotovoltaico tramite nanotubi di carbonio potrebbe avere un’efficienza pari all’80%
(Rinnovabili.it) – I ricercatori della Rice University hanno sviluppato una pellicola in nanotubi di carbonio capace di convertire in luce il calore di scarto del modulo fotovoltaico e produrre così ulteriore energia elettrica.
Il sistema, presentato sulla rivista scientifica ACS Photonics, si basa sul presupposto che ogni superficie calda emette fotoni termici. Queste particelle luminose sono a banda larga, mentre la conversione della luce in elettricità risulta efficiente solo quando l’emissione luminosa è a banda stretta. Gli studiosi della Rice University hanno quindi realizzato uno strumento che convertisse i fotoni in banda stretta così da poterli ritrasformare in energia.
Il risultato è un emettitore termico iperbolico capace di assorbire il calore disperso dai moduli fotovoltaici, convertirlo in luce a banda ristretta e ritrasformarlo in elettricità. Cuore dell’innovazione è il processo ideato dal professor Junichiro Kono nel 2016 per realizzare in maniera relativamente semplice ed economica pellicole di nanotubi in carbonio altamente allineati.
Dal momento che gli elettroni possono viaggiare nei nanotubi solo in una direzione, questi sono costruiti in materiali metallici in un verso e in materiali isolanti nel verso perpendicolare, creando così un effetto che il professor Gururaj Naik, l’altro autore della ricerca, chiama di dispersione iperbolica. I fotoni termici possono colpire la pellicola da qualsiasi direzione, ma il percorso che devono poi seguire per uscirne è obbligato e permette la trasformazione in radiazione luminosa a banda ristretta.
L’innovazione permette quindi di intercettare il calore che, spesso, risulta come elemento di scarto nella produzione energetica. Secondo un’altra ricerca della Rice University, circa il 20% dei consumi energetici industriali negli Stati Uniti viene trasformato in calore di scarto.
Esistono diverse tecniche per tradurre il calore in energia come l’utilizzo di turbine alimentate a vapore acqueo: tali tecnologie possono raggiungere fino al 50% di efficienza nel convertire il calore in elettricità, tuttavia necessitano di investimenti costosi e di infrastrutture a volte difficili da realizzare.
Di qui l’idea di realizzare un device fisso, senza parti mobili, possibilmente integrabile con i moduli fotovoltaici già in commercio, la cui efficienza massima tocca picchi intorno al 22%: “Comprimendo tutta l’energia termica di scarto in una piccola superficie possiamo trasformarla in elettricità in maniera molto efficiente– ha affermato il professor Naik – La previsione teorica ci suggerisce che potremmo raggiungere l’80% di efficienza”.
In quest’ottica, i ricercatori della Rice University hanno realizzato un prototipo composto di pellicole in nanotubi di carbonio della dimensione massima di un chip capaci di lavorare a temperature vicine ai 700°C (ma i nanotubi di carbonio possono sopportare temperature ben più alte, fino a 1.700°C).
Il prossimo passo sarà tentare di convertire la luce emessa dai pannelli di nanotubi in elettricità e tentare di applicare l’innovazione ai sistemi fotovoltaici in commercio così da poterne aumentare l’efficienza.
