Il liquido che divide la luce del sole: così NANOSPLIT produce elettricità e calore + test

• Elettricità e calore dalla stessa luce
• Il problema delle celle troppo calde
• Un filtro di ossido di zinco e oro
• Chi ha lavorato al progetto
• Il lavoro continua
• L’ottica al servizio del sole
• In sintesi
• Cinque domande: come usi l’energia? (test)

⇑Elettricità e calore dalla stessa luce

Il progetto NANOSPLIT, avviato nel 2021 e completato nel 2023, ha sviluppato sistemi ibridi che producono contemporaneamente elettricità e calore ad alta temperatura, combinando la tecnologia solare concentrata con la cattura del calore in eccesso.

L’idea è semplice da raccontare: invece di sprecare il calore generato dalla luce concentrata, lo si recupera e lo si usa.

⇑Il problema delle celle troppo calde

I sistemi convenzionali perdono efficienza fotovoltaica alle alte temperature generate da un’intensità solare elevata. Più il sole è forte, più le celle si scaldano e meno rendono.

NANOSPLIT ha risolto il problema con separatori spettrali basati su nanofluidi. Invece di raffreddare le celle a posteriori, il sistema stabilisce fin dall’inizio quale parte della luce va a quale componente.

⇑Un filtro di ossido di zinco e oro

La tecnologia si basa su nanofluidi ibridi composti da fogli di ossido di zinco e nanoparticelle d’oro, che filtrano selettivamente lo spettro solare.

La luce segue così due strade:

• la luce visibile e l’infrarosso vicino arrivano alle celle fotovoltaiche,
• i raggi ultravioletti e infrarossi vengono convogliati verso i componenti termici,
• le celle restano più fresche, proprio ciò che i sistemi tradizionali non riescono a garantire.

Ogni parte dello spettro solare viene così sfruttata là dove è più utile.

⇑Chi ha lavorato al progetto

Il coordinamento è stato affidato all’Imperial College di Londra. Al lavoro hanno partecipato anche partner europei e indiani, mentre Solar Flow, una spin-off universitaria, si occupa delle applicazioni industriali.

⇑Il lavoro continua

Le ricerche proseguono sui nanofluidi a base di carbon dot, “sintonizzabili” su colori specifici della luce, e sul potenziamento della stabilità e della resistenza dei materiali.

Da un solo progetto sono nate quindi due strade: nuovi materiali in laboratorio e un’azienda che guarda all’industria.

⇑L’ottica al servizio del sole

Christos Markides riassume il risultato: “NANOSPLIT è riuscito a dimostrare come soluzioni avanzate di gestione ottica e termica possano essere utilizzate efficacemente per sbloccare la prossima generazione di tecnologie di utilizzo dell’energia solare.”

Per chi studia fisica, scienza dei materiali o ingegneria energetica, NANOSPLIT è un buon esempio di come ottica, chimica e termodinamica possano incontrarsi in un unico dispositivo.

I sistemi ibridi che producono insieme elettricità e calore sono già oggi più efficienti degli impianti solo fotovoltaici o solo termici, perché il loro rendimento complessivo è più alto. La separazione dello spettro permette di fare un ulteriore passo avanti: sfruttare l’intero spettro della radiazione solare mantenendo le celle a temperature più basse, il che ne allunga la vita utile.

I risultati sono stati presentati alla conferenza internazionale ECOS 2024, che si è svolta a Rodi, in Grecia, ed era dedicata alla termodinamica e alla transizione energetica sostenibile.

⇑In sintesi

NANOSPLIT ha trovato il modo di aggirare il principale punto debole dei sistemi solari concentrati: il surriscaldamento delle celle. I suoi nanofluidi di ossido di zinco e nanoparticelle d’oro separano la luce, inviando la parte visibile e l’infrarosso vicino alle celle e il resto ai componenti termici. Le ricerche continuano con partner europei e indiani.

⇑Cinque domande: come usi l’energia? (test)