I materiali solari a vista che possono essere applicati sui vetri delle finestre rappresentano una fonte enorme di energia inutilizzata e potrebbero raccogliere tanta energia quanta quella raccolta dai pannelli solari.

Un nuovo articolo sulla rivista Nature EnergyEmergence of highly transparent photovoltaics for distributed applications“, pubblicato dai ricercatori di ingegneria della Michigan State University, descrive che l’uso diffuso di applicazioni solari altamente trasparenti, unitamente alle unità a tetto, potrebbero quasi soddisfare la domanda di elettricità statunitense e ridurre drasticamente l’uso dei combustibili fossili.

Un nuova tecnologia solare in via di sviluppo

Quando pensiamo ai pannelli solari, teniamo a immaginare le unità ingombranti sui tetti degli edifici o nei grandi parchi solari, ma c’è un altro tipo di tecnologia solare in sviluppo, ed è praticamente invisibile.

Un team di ricercatori della Michigan State University nel 2014 ha sviluppato un nuovo tipo di concentratore solare che quando viene posizionato su una finestra crea energia solare mentre consente alle persone di vedere attraverso la finestra.

Si chiama “concentratore solare luminescente trasparente” e può essere utilizzato su edifici, telefoni cellulari e qualsiasi altro dispositivo che abbia una superficie chiara.

MSU researcher Richard Lunt.

“Le celle solari altamente trasparenti rappresentano il futuro per le nuove applicazioni solari”, ha dichiarato Richard Lunt, professore associato di Ingegneria Chimica e Scienza dei Materiali presso MSU. “Abbiamo analizzato il loro potenziale e mostrato che raccogliendo solo la luce invisibile, questi dispositivi possono fornire un potenziale di generazione elettrica simile al fotovoltaico standard, offrendo anche funzionalità aggiuntive che migliorano l’efficienza degli edifici, delle automobili e dell’elettronica mobile”.

Come funziona

Lunt e colleghi del MSU hanno promosso lo sviluppo di un concentratore solare luminescente trasparente, che quando viene posto su una finestra crea energia solare senza interromperne la vista. Il materiale sottile e plastico può essere utilizzato su edifici, vetrine, telefoni cellulari o altri dispositivi con una superficie chiara.

Il sistema di raccolta solare utilizza molecole organiche sviluppate da Lunt e dalla sua squadra, che assorbono lunghezze d’onda nell’invisibile dello spettro solare. I ricercatori possono “sintonizzare” questi materiali per assorbire l’ultravioletto e le lunghezze d’onda vicino agli infrarossi, questa energia viene poi passata su strisce di celle solari fotovoltaiche installate sui bordi esterni del foglio, che convertono questa energia in elettricità.

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Un grande potenziale

Spostare il consumo energetico globale lontano dai combustibili fossili richiederà sempre più innovative ed economiche tecnologie che si basino sul rinnovabile. Solo circa l’1,3 per cento della domanda di elettricità negli Stati Uniti e in tutto il mondo è soddisfatta dall’energia solare.

Ma in termini di potenziale complessivo di energia elettrica, gli autori hanno calcolato, in base al fatto che negli Stati Uniti si calcolano tra i 5 e 7 miliardi di metri quadrati di superficie di vetro, che le tecnologie solari trasparenti hanno il potenziale di fornire circa il 40 per cento della domanda di energia negli Stati Uniti, circa lo stesso potenziale delle unità solari sul tetto. “Il dispiegamento gratuito di entrambe le tecnologie”, ha detto Lunt, “potrebbe avvicinarci a soddisfare il 100 per cento della nostra domanda se anche migliorassimo lo stoccaggio dell’energia”.

L’efficienza della tecnologia fotovoltaica trasparente

Lunt ha dichiarato che le applicazioni solari altamente trasparenti stanno registrando efficienze superiori al 5 per cento, mentre i pannelli solari tradizionali registrano tipicamente un’efficienza che varia dal 15 al 18 per cento. Sebbene le tecnologie solari trasparenti non saranno mai più efficienti nella conversione dell’energia solare in energia elettrica rispetto alle controparti opache, esse possono offrire il potenziale per essere applicate ad una superficie molto maggiore.

Adesso, le tecnologie solari trasparenti sono solo a circa un terzo del loro reale potenziale complessivo, ha aggiunto Lunt.

“Le applicazioni solari tradizionali sono state attivamente ricercate e sviluppate da oltre cinque decenni, ma abbiamo lavorato su queste celle solari altamente trasparenti solo per circa cinque anni. In definitiva, questa tecnologia offre un percorso promettente per l’adozione solare economica e diffusa su piccole e grandi superfici precedentemente inaccessibili “.

Negli ultimi anni, i progressi nelle tecnologie che si basano sul solare e sull’eolico hanno reso l’energia rinnovabile più competitiva, grazie anche alla sforzo di molti paesi nel sostenere e rispettare l’accordo sul clima di Parigi.

Negli Stati Uniti, per esempio, il prezzo del solare in meno di un decennio è diminuito del 60 per cento.

L’energia eolica offshore, secondo uno studio recente, è diventata un investimento vitale e ha il potenziale per fornire tutte le necessità energetiche a livello mondiale(leggi l’articolo “Revolution Wind Farm il più grande progetto al mondo che comprende parco eolico offshore e sistema di accumulo elettrico“)  .

Secondo il Global Wind Energy Council, la Danimarca ottiene oltre il 40 per cento della sua energia dal vento, e la Cina e gli Stati Uniti vanno intorno al 4/5 per cento, che è vicino alla media globale. Il solare, nel frattempo, genera circa il 1,3 per cento delle richieste elettriche globali.

I combustibili fossili rappresentano ancora la grande maggioranza della produzione di energia elettrica, ma con progressi come i fogli solari trasparenti, questo potrebbe presto cambiare.◊

 

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