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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