Le centrali solari a concentrazione convertono la luce solare in calore che viene poi impiegato per produrre energia elettrica. Una nuova tecnologia sviluppata negli Stati Uniti promette di rendere più efficiente questo processo grazie a un mix di materiali termoelettrici.

I ricercatori della University of Houston e del Massachusetts Institute of Technology hanno combinato in un unico dispositivo i vantaggi degli impianti solari a concentrazione e dei materiali termoelettrici più efficienti. La scoperta è stata illustrata sulla rivista specializzata Nature Energy.

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I ricercatori hanno creato una struttura portante composta da gambe termoelettriche segmentate realizzate con due materiali differenti, ciascuno funzionante a temperature diverse. Zhifeng Ren, docente di fisica tra gli autori dello studio, ha spiegato che la nuova tecnologia permetterà di produrre energia pulita a basso costo nelle aree rurali isolate sprovviste di accesso alla rete elettrica.

La scoperta non potrà essere applicata alle centrali solari a concentrazione su larga scala, ma sarà utile per rifornire di energia pulita piccole comunità. Oltre a garantire elettricità pulita, la tecnologia potrà fornire acqua calda per usi civili e industriali.

Il prototipo creato dai ricercatori americani ha raggiunto un’efficienza del 7,4%, a fronte del 4,6% ottenuto dagli scienziati negli esperimenti precedenti. L’aumento delle prestazioni del dispositivo si deve all’uso dei due diversi materiali termoelettrici, alla combinazione della concentrazione termica e ottica e a un assorbitore solare selettivo ad ampio spettro in grado di resistere a temperature fino a 600°C.

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L’efficienza dell’assorbitore solare è stata incrementata grazie a concentratori ottici, in grado di aumentare il calore e migliorare la densità energetica. L’assorbitore è stato piazzato su gambe composte da materiali termoelettrici. La parte superiore della gamba è stata realizzata in skutterudite, la parte bassa in tellururo di bismuto.

Questi materiali termoelettrici producono elettricità sfruttando la conduzione termica, la tramissione di calore da un’area più calda a una più fredda. Usando due materiali diversi i ricercatori sono riusciti a sfruttare l’ampio range di temperature dell’assorbitore solare, migliorando l’efficienza della tecnologia.

La skutterudite lavora meglio a temperature superiori ai 200°C, mentre il tellururo di bismuto è più efficiente al di sotto di questa soglia. Secondo i ricercatori la nuova tecnologia potrebbe rappresentare un’alternativa più efficiente ed economica al solare a concentrazione tradizionale.

4 ottobre 2016
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