sabato, luglio 06, 2024

DIREMO PRESTO ADDIO AI PANNELLI SOLARI CHE CONOSCIAMO: ARRIVA LA CERAMICA FOTOVOLTAICA, MILLE VOLTE PIÙ POTENTE!


Oristano 6 luglio 2024

Cari amici,

Che il mondo abbia sempre più bisogno di energia prodotta da fonti rinnovabili, è un'esigenza oramai assolutamente ineludibile. Da circa quarant’anni, adoperiamo la tecnologia del fotovoltaico (pannelli solari), caratterizzata dall’utilizzo delle fotocellule in silicio. Indubbiamente una risorsa rinnovabile eccellente, anche se non mancano limitazioni significative che ne impediscono l’adozione su larga scala. L’installazione sui tetti può risultare complessa e costosa a causa delle strutture di supporto necessarie, senza dimenticare che la produzione delle celle in silicio richiede molta energia e temperature elevate.

Queste limitazioni hanno portato gli scienziati a continuare a studiare sistemi possibilmente migliorativi, tali da ottimizzare l’efficienza, la flessibilità e la sostenibilità. Ebbene, ora i ricercatori dei Dipartimenti Materiali Complessi e Fonti di Energia Rinnovabile del Politecnico di Zurigo (noto come ETH Zurich) sono riusciti a produrre il nucleo di un “reattore solare”, partendo da delle “ceramiche stampate in 3D”. Si, amici, un gruppo di ingegneri dell’ETH ha sviluppato una ceramica fotovoltaica che potrebbe straordinariamente rivoluzionare il settore!

Questi nuovi pannelli in materiale ceramico risultano in grado di convertire i raggi solari in energia, con un’efficienza mille volte superiore rispetto ai pannelli solari tradizionali! Un’innovazione straordinaria, che, combinata con una tecnica di stampa 3D avanzata, ha il potenziale di trasformare completamente il panorama di utilizzo dell’energia solare. Un risultato davvero rivoluzionario, capace di trasformare l'energia solare con una potenza mai prima ipotizzata, producendo energia elettrica, idrogeno e combustibili sintetici a basso impatto ambientale.

Queste particolari ceramiche fotovoltaiche sono arricchite con una struttura a perovskite, un framework metallo-organico strutturato in una rete bidimensionale. Questa tecnologia consente la scissione delle molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno grazie alla carica elettrica generata dalla luce. L’idrogeno prodotto può essere conservato e utilizzato come vettore di energia. Questo materiale non solo genera energia elettrica, ma immagazzina energia chimica, offrendo una soluzione superiore ai combustibili fossili. Ma vediamo meglio come funziona la ceramica fotovoltaica.

La ceramica sviluppata dall’ETH di Zurigo presenta una nanostruttura ingegnosa che converte efficacemente l’energia solare in elettricità. Il materiale fotovoltaico è composto, come accennato, da ossido di alluminio e nanoparticelle di perovskite, che assorbono la luce e conducono la corrente. Le perovskiti, note per le loro eccellenti proprietà di raccolta della luce, stanno diventando comuni nelle celle solari. Tuttavia, sono generalmente sensibili alle variazioni di temperatura, umidità e sollecitazioni meccaniche. La ceramica risolve questi problemi incapsulando le nanoparticelle di perovskite in una matrice di ossido di alluminio.

Ebbene, quando le nanoparticelle di perovskite vengono esposte alla luce solare si eccitano, generando elettroni che vengono trasportati dalla matrice di ossido di alluminio fino alla superficie della ceramica, producendo corrente elettrica. Questa ceramica fotovoltaica rappresenta, dunque, un esempio di innovazione tecnologica orientata all’autoconsumo, simile ai tetti solari Tesla e alle mini turbine eoliche. Tale invenzione segna un passo avanti verso pannelli solari più flessibili e adattati alle esigenze domestiche, permettendo a tutti di risparmiare sull’elettricità e avvicinarsi all’impatto zero.

La fama e la capacità degli ingegneri dell’ETH di Zurigo, ha conquistato il mondo. Di recente hanno dato vita anche ad un’altra grande innovazione: essi hanno sviluppato una nuova tecnologia per produrre combustibili liquidi da luce solare e aria. Già nel 2019, essi avevano evidenziato l’intero processo termochimico in condizioni reali, posto sul tetto del Laboratorio Macchine dell’ETH a Zurigo. Questi combustibili solari sintetici, oltre che carbon neutral, in quanto rilasciano solo la quantità di CO2 assorbita dall’aria durante la loro produzione. Come funziona? Al centro del processo di produzione c’è un reattore esposto a luce solare concentrata da uno specchio parabolico, raggiungendo temperature fino a 1500 gradi Celsius. All’interno di questo reattore, contenente una struttura ceramica porosa in ossido di cerio, avviene un ciclo termochimico che scinde acqua e CO2 catturata dall’aria, producendo syngas. Questo syngas può essere ulteriormente trasformato in carburanti liquidi come il cherosene, utilizzabile per l’aviazione.

Cari amici, gli scienziati dell'ETH di Zurigo stanno rivoluzionando la produzione di energia ricavata da fonti rinnovabili, utilizzando sempre di più e meglio l'energia solare con l’utilizzo delle ceramiche fotovoltaiche ad alta efficienza e dei "reattori solari avanzati", producendo in questo modo energia elettrica, idrogeno e combustibili sintetici a basso impatto ambientale. Credo che il mondo si stia davvero avviando verso l’abbandono definitivo dei combustibili fossili!

A domani.

Mario

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