I ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) a Sydney, hanno compiuto un importante passo avanti nella tecnologia delle fonti di energie rinnovabili producendo elettricità dalla cosiddetta energia solare “notturna”.
Il team di ricercatori della Scuola di Ingegneria del Fotovoltaico e delle Energie Rinnovabili hanno generato elettricità dal calore irradiato come luce infrarossa, simile a come accade alla Terra che di notte si raffredda irradiandosi nello Spazio. I ricercatori per generare energia dall’emissione di luce infrarossa, hanno utilizzato un dispositivo chiamato diodo termoradiativo.
La ricerca è stata pubblicata nella rivista ACS Photonics. La quantità di energia generata in questa fase sebbene sia molto piccola, circa 100.000 volte inferiore a quella fornita da un pannello solare, i ricercatori ritengono che in futuro il risultato possa essere migliorato.
Ned Ekins-Daukes, direttore del team di ricerca, ha detto:
«Abbiamo fatto una dimostrazione inequivocabile dell’energia elettrica da un diodo termoradiativo. Utilizzando le termocamere è possibile vedere quanta radiazione c’è di notte, ma solo nell’infrarosso anziché nelle lunghezze d’onda visibili. Ciò che abbiamo fatto è realizzare un dispositivo in grado di generare energia elettrica dall’emissione di radiazioni termiche infrarosse».
Flusso di energia
Il processo secondo Ned Ekins-Daukes, consiste nello sfruttare l’energia solare, colpisce la Terra durante il giorno sotto forma di luce solare e riscalda il pianeta, questa stessa energia di notte si irradia nel vasto e freddo vuoto dello Spazio esterno sotto forma di luce infrarossa: il diodo termoradiativo ha dimostrato di essere in grado di generare elettricità sfruttando questo processo.
Phoebe Pearce, ricercatrice che ha fatto parte del team del lavoro, ha detto:
«Ogni volta che c’è un flusso di energia, possiamo convertirlo tra diverse forme. Il fotovoltaico, la conversione diretta della luce solare in elettricità, è un processo artificiale che l’uomo ha sviluppato per convertire l’energia solare in energia, in questo senso, il processo termoradiativo è simile: stiamo deviando l’energia che fluttua nell’infrarosso da una Terra calda verso l’universo freddo; allo stesso modo in cui una cellula solare può generare elettricità assorbendo la luce solare emessa da un Sole molto caldo, il diodo termoradiativo genera elettricità emettendo luce infrarossa in un ambiente più freddo. In entrambi i casi è la differenza di temperatura a permetterci di generare elettricità».
La scoperta del team dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) è l’entusiasmante conferma di un precedente processo teorico ed è il primo passo verso la realizzazione di dispositivi specializzati e molto più efficienti, in futuro potrebbero acquisire l’energia su scala molto più ampia.
Ned Ekins-Daukes paragona la nuova ricerca al lavoro degli ingegneri della Bell Labs (nel leggendario laboratorio è stato sviluppato il primo sistema di commutazione telefonica elettronica e la progettazione del Telstar, il primo sistema di comunicazione satellitare al mondo), nel 1954 hanno realizzato la prima cella solare al silicio di uso pratico, quella prima cella solare al silicio aveva un’efficienza di appena il 2%, mentre oggi le celle moderne sono in grado di convertire circa il 23% della luce solare in elettricità.
Michael Nielsen, coautore della ricerca, ha dichiarato:
“La commercializzazione di queste tecnologie anche se è ancora lontana, essere all’inizio di un’idea in evoluzione è un luogo entusiasmante per un ricercatore. Sfruttando le nostre conoscenze su come progettare e ottimizzare le celle solari e prendendo in prestito i materiali dall’attuale comunità dei fotorivelatori a medio infrarosso, speriamo di compiere rapidi progressi verso la realizzazione del sogno dell’energia solare notturna».
Il team di ricerca ritiene che in futuro la nuova tecnologia potrebbe avere una serie di utilizzi, aiutando a produrre elettricità in modi attualmente non possibili.
Energia dal calore del corpo
Tra le future possibilità collegate a questo progetto, c’è quello di alimentare dispositivi bionici, come i cuori artificiali, che attualmente funzionano con batterie che regolarmente devono essere sostituite.
Ned Ekins-Daukes ha dichiarato:
«In linea di principio per noi è possibile generare energia dal calore corporeo, l’abbiamo dimostrato con una telecamera termica che ha evidenziato la quantità di calore irradiato. Potenzialmente questa tecnologia su tutta la linea, potrebbe recuperare quell’energia e rimuovere la necessità di batterie in alcuni dispositivi, o aiutare a ricaricarli. Ciò non è qualcosa dove l’energia solare convenzionale necessariamente sia una fattibile opzione».
I nuovi risultati dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) si basano su un lavoro precedente del gruppo, in cui il coautore Andreas Pusch ha sviluppato un modello matematico che ha aiutato a guidare gli esperimenti di laboratorio. Il team di ricerca spera ora che i leader dell’industria riconoscano il potenziale della nuova tecnologia e ne sostengano l’ulteriore sviluppo.
Ned Ekins-Daukes in conclusione ha detto:
«La dimostrazione che abbiamo effettuato con il diodo termoradiante al momento è a potenza relativamente bassa. Una delle sfide è stata quella di rilevarla, ma la teoria dice che è possibile che questa tecnologia produca alla fine circa 1/10 della potenza di una cella solare. Penso che questa sia una tecnologia rivoluzionaria, non dovremmo sottovalutare la necessità che le industrie intervengano per sostenerla. Se l’industria può vedere che questa è una tecnologia preziosa per loro, allora il progresso può essere estremamente veloce. Il miracolo dell’energia solare oggi si deve a ricercatori di fama mondiale come Martin Green (ingegnere australiano e professore dell’Università del Nuovo Galles del Sud – UNSW, specialista mondiale in celle solari in silicio monocristallino e policristallino), ma anche a industriali che hanno raccolto grandi somme di denaro per aumentare la produzione».