L'EVOLUZIONE DEL PANNELLO SOLARE: LA FOGLIA FOTOVOLTAICA, AD IMITAZIONE DI QUELLA NATURALE. MIGLIORA L’EFFICIENZA ENERGETICA E PRODUCE ANCHE ACQUA POTABILE.

Oristano 20 ottobre 2023

Cari amici,

L’avanzare della tecnologia continua a fare passi da gigante! Nel campo della produzione energetica da fonti rinnovabili, i pannelli solari hanno indubbiamente giocato un ruolo basilare, anche se questi, oggi, stanno subendo un’evoluzione costante, in modo da migliorarne sempre più la resa. Ebbene, la costante ricerca del loro potenziamento, da parte degli Istituti di ricerca, ha messo in luce che questo creava un pericoloso riscaldamento dei pannelli. Dall'analisi di questo problema è nata un’idea geniale, scaturita dall’osservazione della natura!

Un gruppo di ingegneri chimici, operativi presso l’Imperial College di Londra, ispirandosi alla traspirazione vegetale, ovvero alla naturale funzione svolta dalle foglie nelle piante, ha ben pensato di copiarla, creando una rivoluzionaria foglia fotovoltaica ad alta efficienza, ben diversa dal semplice pannello solare. Questa tecnologia per ora unica, sviluppata presso l’Imperial College di Londra, promette di risolvere il problema del surriscaldamento delle celle solari, aumentando in questo modo l’efficienza elettrica e co-generando anche energia termica e acqua dolce!

Lo studio di questa tecnologia rivoluzionaria, che ha creato la “Foglia solare”, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications e promette di risolvere uno dei problemi più comuni del fotovoltaico: il surriscaldamento delle celle solari, che spesso limita l’efficienza elettrica. Ma vediamo insieme come funziona questa foglia fotovoltaica ispirata dalla natura, che potrebbe dare al mondo un futuro sostenibile e luminoso, se questa innovazione ecologica fosse applicata a largo raggio.

L’idea alla base dello studio era quella di trovare un modo per risolvere uno dei problemi più comuni del fotovoltaico: il surriscaldamento dei pannelli solari. 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, come detto, dall'esame delle foglie vegetali e dalle loro strutture interne alla base del processo di traspirazione. All’interno delle piante, infatti, circola un flusso di umidità, che segue un percorso preciso: parte dalla radici e da lì viene trasportata agli stomi (i piccoli pori sulla superficie inferiore delle foglie), dove si trasforma in vapore prima di tornare in atmosfera.

Ebbene, la foglia fotovoltaica ideata dall’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.

Gli ingegneri hanno dimostrato sperimentalmente che questo meccanismo di traspirazione può rimuovere fino al 75% del calore in eccesso, abbassando significativamente la temperatura operativa delle celle solari. Questo accorgimento, a sua volta, aumenta l’efficienza elettrica del sistema fino al 13,6%. E non è tutto. La foglia fotovoltaica, infatti, è in grado di utilizzare sinergicamente il calore recuperato per co-generare energia termica aggiuntiva e acqua dolce, contemporaneamente all’interno dello stesso componente.

Cari amici, secondo i ricercatori, applicare questo innovativo design nella tecnologia fotovoltaica in tutto il Pianeta aiuterebbe ad accelerare la transizione energetica globale, portando ad una serie di vantaggi concreti: come il 10% in più di elettricità prodotta, oltre alla produzione di oltre 40 miliardi di metri cubi d'acqua dolce ogni anno, senza contare che la nuova tecnologia non utilizza costosi materiali porosi, ventole, unità di controllo o pompe, generando dunque un notevole risparmio anche in termini di costi di produzione e di smaltimento dei rifiuti. Insomma, questa foglia fotovoltaica potrebbe essere la chiave che apre la porta ad un futuro meno inquinato, ricco di energia rinnovabile, e conseguentemente ad un mondo più vivibile.

A domani.

Mario