I pannelli fotovoltaici funzionano anche di notte

Una minima quantità di energia elettrica può essere generata dai pannelli solari anche di notte.

A Stanford un gruppo ricercatori, guidati da Sid Assawaworrarit, sfruttano le condizioni meteo favorevoli del cielo notturno senza nuvole per sfruttare nella pratica il fenomeno del raffreddamento radiativo , che si traduce nel fatto che la luce infrarossa dalla superficie dei pannelli solari può irradiarsi liberamente nello spazio portando la temperatura del pannello a un livello inferiore a quello dell'aria circostante.

Quel flusso di energia consente al dispositivo creato da Assawaworrarit e dai suoi colleghi, cioè un normale pannello solare dotato di un generatore termoelettrico, di generare una piccola quantità di elettricità dalla leggera differenza di temperatura tra l'aria ambiente e la superficie del pannello solare: poiché la superficie del pannello è più fredda, l'aria ambiente trasferisce calore che può essere convertito in energia elettrica dal generatore integrato nel pannello.

"Durante il giorno, c'è una luce che arriva dal Sole e colpisce la cella solare, ma durante la notte accade qualcosa di opposto", dice Assawaworrarit, riferendosi all'emissione di radiazione infrarossa da parte dei pannelli fotovoltaici nelle ore notturne.

In una notte limpida, il dispositivo Assawaworrarit testato sul tetto di Stanford, genera circa cinquanta mWatt per ogni metro quadrato di pannello solare (50 mW/mq). Con alcuni miglioramenti si possono raddoppiare questi valori.

"Il limite teorico è probabilmente di circa uno o due watt per metro quadrato", afferma Assawaworrarit.

Un vantaggio importante di questa tecnologia risiede nel fatto che il tipo di generatori termoelettrici utilizzati in questi pannelli solari sono allo stato solido; "quindi la durata è praticamente per sempre", afferma ancora Assawaworrarit.

Un possibile utilizzo di questa tecnologia è alimentare la vasta rete di sensori ambientali che i ricercatori utilizzano per tenere sotto controllo per esempio le condizioni meteorologiche. Disporre di pannelli solari che generano una piccola quantità di elettricità di notte potrebbe ridurre la necessità di batterie e i costi di manutenzione e sostituzione che devono sostenere.

I ricercatori di Stanford non sono i primi a utilizzare un generatore termoelettrico per catturare questo tipo di energia ma, integrando questa nuova tecnologia con pannelli solari che generano elettricità durante il giorno, hanno compiuto un importante passo avanti ingegneristico.

La tecnologia che sfrutta il raffreddamento radiativo

Il raffreddamento radiativo è un fenomeno ad esempio responsabile della formazione di brina sul terreno quando le temperature sono ancora sopra lo zero. Lo vediamo anche con la formazione di goccioline d'acqua sui parabrezza delle auto e il gelo sull'erba di notte. Questo fenomeno naturale è stato sfruttato per creare una tecnologia che potrebbe essere vista come la gemella notturna dell'energia solare.

Già nel 2019 ricercatori, guidati da Aaswath Raman professore di scienze dei materiali e ingegneria presso la Samueli School of Engineering della UCLA, crearono una soluzione innovativa per la produzione di energia rinnovabile di notte.

"Il risultato è che l'oggetto che espelle il calore, che si tratti di un'auto, del terreno o di un edificio, sarà leggermente più fresco della temperatura ambiente" afferma Raman.

In un articolo pubblicato sulla rivista Joule delineano la tecnologia a basso costo che potrebbe aiutare più di un miliardo di persone in tutto il mondo che non hanno un accesso stabile all'elettricità. Il concetto tecnologico descritto nel documento, intitolato Generating Light from Darkness, è alla base dei nuovi studi di Stanford.

La nuova tecnologia utilizza quella differenza di temperatura per generare elettricità, il dispositivo studiato alla UCLA si occupa proprio di questo cioè catturare il calore dall'aria circostante e convertirlo in elettricità. Il tutto poi a basso costo infatti il dispositivo creato è stato in grado di alimentare una lampadina a LED utilizzando parti acquistate presso negozi di hardware ed elettronica a un costo totale inferiore a 30 dollari.

L'allestimento prevedeva un disco di alluminio, dipinto di nero su un lato rivolto verso cielo, per irradiare il calore. Ad esso viene connesso un generatore termoelettrico, per generare una tensione elettrica in risposta alle differenze di temperatura.

Questo fenomeno si verifica sempre sotto i nostri occhi solo quando il cielo è sereno. Questo perché le nuvole riscaldano il suolo riflettendo la luce infrarossa sulla superficie terrestre. Assawaworrarit afferma: "Non sarai in grado di vederlo perché sta accadendo in una lunghezza d'onda che gli esseri umani non possono vedere".

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