9 Febbraio 2023
Energia Fonti rinnovabili

Celle anti-solari: il fotovoltaico si evolve e sfrutta anche le ore notturne

di Anna Rita Rossi

Le celle anti-solari sono un’interessante evoluzione nel settore delle energie rinnovabili. Grazie a questa tecnologia si potranno sfruttare i tempi morti dei moduli fotovoltaici, cioè le ore notturne.

L’idea delle celle anti-solari risale al 2020, anno in cui sono comparsi degli studi dell’Università della California, a Davis e dell’Università di Stanford.
Gli studi valutavano la possibilità di realizzare un tipo di celle solari capaci di produrre energia anche durante la notte, sfruttando il principio secondo cui il calore si irradia da un corpo caldo a un corpo freddo.

La tecnologia, al momento solo teorizzata, dovrebbe sfruttare la differenza di calore tra giorno e notte, rispetto alla temperatura dei moduli per produrre elettricità.
L’idea fu esposta nell’articolo (“Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space“), comparso sulla rivista scientifica “ACS Photonics”, nel quale gli autori, Jeremy Munday, Professore del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell’Università della California – Davis, e il suo assistente, il dottorando Tristan Deppe, sostenevano che il fotovoltaico notturno poteva funzionare, grazie a una cella progettata espressamente per lo scopo, e che, con le dovute accortezze, avrebbe potuto produrre fino a 50 milliwatt di potenza per metro quadrato.

Il funzionamento delle celle anti-solari è quello di una normale cella solare, ma al rovescio.
L’intuizione di sviluppare questo tipo di tecnologia è derivata dall’osservazione delle celle termoradiative che sono in grado di produrre energia, irradiando calore nell’ambiente circostante. Una volta realizzate le celle, era previsto di puntarle verso il cielo notturno, in modo che potessero emettere luce infrarossa, in quanto più calde rispetto allo spazio esterno.

Ora, uno Studio (“Nighttime electric power generation at a density of 50 mW/m2 via radiative cooling of a photovoltaic cell”), apparso il 5 aprile 2022 sulla rivista scientifica Applied Physics Letters, fa il punto sugli sviluppi dell’idea delle celle anti-solari, che grazie al lavoro di un gruppo di ingegneri della Stanford University, è diventata un prototipo, su cui si sta lavorando per garantire una produzione maggiore di energia, almeno fino a 1 watt per m2 affinché possa interessare il mercato.

A tal fine, i ricercatori hanno modificato una cella solare standard aggiungendo un generatore termoelettrico (TEG), un dispositivo che consente di produrre tensione, e quindi, corrente, sfruttando il gradiente di temperatura generato tra cella e aria.

Il pannello solare si è rivelato un radiatore termico molto efficiente – ha dichiarato a New Scientist Shanhui Fan, Ricercatore affiliato all’Università di Stanford, che era già stato coinvolto negli studi fatti nel 2020 – Quindi, di notte, il pannello solare può effettivamente raggiungere una temperatura inferiore alla temperatura dell’aria ambiente, e questa è un’opportunità piuttosto insolita per produrre energia. L’aspetto positivo di questo approccio è che si ha essenzialmente una fonte di energia diretta di notte che non richiede alcuna batteria per l’immagazzinamento”.

Le batterie, infatti, sono costose e richiedono anche molta energia per essere prodotte e possono contribuire all’inquinamento dell’acqua e dell’aria se smaltite in modo inappropriato.

Il principio alla base del funzionamento delle celle anti-solari prevede un’azione sinergica tra la tradizionale tecnologia fotovoltaica e un generatore termoelettrico (TEG), incentrato sul raffrescamento radiativo notturno. Questa integrazione consente di produrre tensione, e quindi, corrente, sfruttando il gradiente di temperatura generato tra cella e aria.

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