Conversione dell'energia solare in elettricità su richiesta

Una nuova ricerca potrebbe portare all'autoricarica dell'elettronica utilizzando l'energia solare immagazzinata su richiesta.

I ricercatori basandosi su un sistema energetico che consente di catturare l'energia solare, immagazzinarla per un massimo di diciotto anni e rilasciarla quando e dove è necessario hanno ora fatto un ulteriore passo avanti nel sistema. Dopo aver precedentemente dimostrato come l'energia può essere estratta sotto forma di calore, ora sono riusciti a far produrre elettricità al sistema, collegandolo a un generatore termoelettrico. Alla fine, la ricerca, sviluppata presso la Chalmers University of Technology, in Svezia, potrebbe portare all'autoricarica dell'elettronica utilizzando l'energia solare immagazzinata su richiesta.

«Questo è un modo radicalmente nuovo di generare elettricità dall'energia solare. Significa che possiamo utilizzare l'energia solare per produrre elettricità indipendentemente dal tempo, dall'ora del giorno, dalla stagione o dalla posizione geografica. È un sistema chiuso che può funzionare senza causare emissioni di anidride carbonica», racconta il leader della ricerca Kasper Moth-Poulsen, (1) professore presso il Dipartimento di chimica e ingegneria chimica di Chalmers.

La nuova tecnologia si basa sul sistema di energia solare MOST – Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, sviluppato presso la Chalmers University of Technology. Molto semplicemente, la tecnologia si basa su una molecola appositamente progettata che cambia forma quando viene a contatto con la luce solare. La ricerca ha già suscitato grande interesse in tutto il mondo quando è stata presentata in fasi precedenti.

Il nuovo studio, pubblicato su Cell Reports Physical Science (2) e condotto in collaborazione con i ricercatori di Shanghai, porta il sistema a energia solare un ulteriore passo avanti, descrivendo in dettaglio come può essere combinato con un generatore termoelettrico compatto per convertire l'energia solare in elettricità.

Il chip ultrasottile converte il calore in elettricità

I ricercatori svedesi hanno inviato la loro molecola appositamente progettata, carica di energia solare, ai colleghi Tao Li e Zhiyu Hu dell'Università Jiao Tong di Shanghai, dove l'energia è stata rilasciata e convertita in elettricità utilizzando il generatore che hanno sviluppato lì. In sostanza, il sole svedese è stato inviato dall'altra parte del mondo e convertito in elettricità in Cina.

«Il generatore è un chip ultrasottile che potrebbe essere integrato in dispositivi elettronici come cuffie, smartwatch e telefoni. Finora abbiamo generato solo piccole quantità di elettricità, ma i nuovi risultati mostrano che il concetto funziona davvero. Sembra molto promettente», afferma il ricercatore Zhihang Wang (3) della Chalmers University of Technology.

Maggiori informazioni sulla maggior parte della tecnologia

Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, Most, è un sistema energetico chiuso basato su una molecola appositamente progettata di carbonio, idrogeno e azoto, che quando colpita dalla luce solare cambia forma in un isomero ricco di energia, una molecola composta dagli stessi atomi ma disposti insieme in modo diverso. L'isomero può quindi essere conservato in forma liquida per un uso successivo quando necessario, come di notte o in inverno. I ricercatori hanno perfezionato il sistema al punto che ora è possibile immagazzinare l'energia fino a 18 anni. Un catalizzatore appositamente progettato rilascia l'energia risparmiata sotto forma di calore restituendo la molecola alla sua forma originale, quindi può essere riutilizzata nel sistema di riscaldamento. Ora, in combinazione con un generatore termoelettrico sottile di un micrometro, il sistema energetico può anche generare elettricità su ordinazione.

Lo studio Generazione di energia elettrica termica solare su scala di chip è pubblicato su Cell Reports Physical Science. L'articolo è stato scritto da Zhihang Wang, Zhenhua Wu, Zhiyu Hu, Jessica Orrego-Hernández, Erzhen Mu, Zhao-Yang Zhang, Martyn Jevric, Yang Liu, Xuecheng Fu, Fengdan Wang, Tao Li e Kasper Moth-Poulsen. I ricercatori sono attivi presso la Chalmers University of Technology in Svezia, la Shanghai Jiao Tong University e l'Henan Polytechnic University in Cina, nonché presso l'Institute of Materials Science di Barcellona e il Dipartimento catalano di ricerca e studi avanzati, ICREA, in Spagna.

La ricerca è stata finanziata dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg, dalla Fondazione svedese per la ricerca strategica, dal Consiglio svedese per la ricerca Formas, dall'Agenzia svedese per l'energia, dal Consiglio europeo della ricerca (ERC) nell'ambito della convenzione di sovvenzione CoG, PHOTHERM - 101002131, l'Istituto catalano di Studi Avanzati (ICREA), e il Programma Quadro dell'Unione Europea Horizon 2020 nell'ambito della convenzione di sovvenzione n. 951801.

Riferimenti:

(1) Kasper Moth-Poulsen

(2) Chip-scale solar thermal electrical power generation

(3) Zhihang Wang

Descrizione foto:

Foto destra: Post Doc Zhihang Wang, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, Chalmers University of Technology, Svezia. - Credit: Chalmers University of Technology | Sandra Nayeri.

Foto sinistra: Professor Kasper Moth-Poulsen, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica presso la Chalmers University of Technology, Svezia. - Credit: Chalmers University of Technology | Per Erséus, Språng kommunikation.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Converting solar energy to electricity on demand