Due anni fa, in una gelida notte di dicembre su un tetto della California, una piccola luce brillava debolmente con un piccolo aiuto dall’aria gelida della notte. Non era un bagliore molto luminoso, ma sufficiente a dimostrare che è possibile generare energia rinnovabile dopo il tramonto del sole.
Lavorando con gli ingegneri della Stanford University Wei Li e Shanhui Fan, lo scienziato dei materiali dell’Università di California, Aaswath Raman, ha messo insieme un dispositivo che produce una tensione elettrica incanalando il calore residuo della giornata nell’aria che si va raffreddando.
“Il nostro lavoro mette in luce le molte opportunità rimanenti per produrre energia sfruttando il freddo esterno come risorsa di energia rinnovabile“, afferma Raman.
(Aaswath Raman)
“Pensiamo che questo potrà costituire la base di una tecnologia complementare al fotovoltaico. Anche se la potenza erogata sarà sempre sostanzialmente inferiore, questo sistema può funzionare anche nelle ore in cui le celle solari non possono“.
Con tutti i meriti dell’energia solare, questa non è una fonte di energia in grado di funzionare 24-7. Certo, possiamo immagazzinarla in una batteria grande o usarla per pompare l’acqua in un serbatoio per utilizzarla anche quando sarà buio, ma fino a quando non avremo soluzioni più economiche, la notte sarà un momento senza produzione per l’energia solare rinnovabile. La maggior parte di noi torna a casa dal lavoro mentre il sole sta tramontando, ed è allora che sono richiesti picchi di energia soddisfare le nostre esigenze di riscaldamento, cucina, intrattenimento e illuminazione.
Sfortunatamente, spesso dobbiamo ancora rivolgerci ai combustibili fossili per colmare il deficit di corrente. Per coloro che vivono scollegati dalla rete elettrica, questo significa molte limitazioni e pochi lussi.
Shanhui Fan capisce bene la necessità di una fonte di energia rinnovabile notturna. Ha quindi lavorato su una serie di dispositivi simili, tra cui, di recente, ad una tecnologia che sfrutta il calore emanato di notte dalla superficie terrestre per produrre energia elettrica.
Questo dispositivo alternativo sfrutta il buon vecchio effetto termoelettrico.
Utilizzando un materiale chiamato termocoppia, gli ingegneri possono convertire una variazione di temperatura in una differenza di tensione. Ciò richiede qualcosa di relativamente caldo da un lato e un luogo da cui l’energia termica possa sfuggire dall’altro.
La teoria è la parte facile: la vera sfida è quella di organizzare i materiali giusti in modo tale da generare una tensione dai nostri circuiti di raffreddamento che produca energia utile.
Per contenere i costi, il team ha utilizzato oggetti semplici e pronti all’uso, molto semplici da reperire per chiunque.
Dopo avere messo insieme un generatore termoelettrico economico, lo hanno collegato con un disco di alluminio nero esposto all’aria come dispersore di calore. Il generatore era collocato all’interno di un involucro di polistirolo sigillato con una finestra trasparente alla luce infrarossa e collegato a un singolo minuscolo LED.
(Aaswath Raman)
La scatola, dopo essere stata esposta tutto il giorno al Sole, è stata lasciata raffreddare su un tetto, mentre la temperatura dell’aria scendeva appena sotto lo zero. Mentre il calore fluiva dalla terra verso il cielo, il piccolo generatore riusciva a produrre giusto la corrente sufficiente ad accendere una luce tremolante nel piccolo led collegato.
Nel migliore dei casi, il dispositivo ha generato circa 0,8 milliwatt di potenza, corrispondenti a 25 milliwatt di potenza per metro quadrato.
Potrebbe essere sufficiente per far funzionare un apparecchio acustico. Metti insieme più fili e potresti essere in grado di far divertire il tuo gatto con un semplice puntatore laser. Chiaramente, non stiamo parlando di enormi quantità di energia.
Essendo un prototipo, però, stabilisce un fantastico punto di partenza. Secondo il team, con le giuste modifiche e le giuste condizioni, una produzione di 500 milliwatt per metro quadrato non non è impossibile.
“Oltre che per l’illuminazione, riteniamo che questo potrebbe essere un approccio ampiamente abilitante alla generazione di energia, particolarmente adatto per località remote e ovunque sia necessaria la generazione di energia durante la notte“, afferma Raman.
Mentre cerchiamo idee grandi e brillanti per guidare la rivoluzione verso le energie rinnovabili, è importante assicurarsi di non lasciare che le soluzioni più piccole e semplici come queste scivolino via silenziosamente nella notte.
Questa ricerca è stata pubblicata su Joule.
