Si può produrre energia dalle celle fotovoltaiche anche di notte? Fino a una ventina di anni fa la questione sembrava possibile in teoria e inapplicabile in pratica per una questione di costi, di opportunità, ma soprattutto perché tutta l’energia dei grandi gruppi industriali era rivolta al fotovoltaico attivo. Poi sono iniziati sviluppi interessanti che dai laboratori universitari sono rapidamente diventati studi di fattibilità. Ora se ne parla con sempre maggiore concretezza. 

Cosa sono le celle solari notturne

La grande scommessa, quella delle night solar cells – le celle solari notturne -arriva all’Università del Maryland dove un gruppo di ricercatori è attivo su questa scommessa già da alcuni anni. I frutti di tanto studio sono diventati un vero e proprio parco solare notturno che funziona con principi rivoluzionari e che è in grado di produrre elettricità anche nelle ore più buie. L’obiettivo è adesso quello di allargare il campo e di progettare nuovi dispositivi da mettere in funzione dopo il tramonto.

Il 2020 è l’anno decisivo per fare diventare quella che fino a pochi anni fa sembrava un paradosso irrealizzabile una vera e propria nuova frontiera. I detrattori dell’energia solare e delle tecnologie fotovoltaiche avevano sempre sostenuto che questo genere di produzione rischiava di essere fortemente antieconomica perché tutta l’energia prodotta di giorno non bastata anche per le ore notturne perché sarebbero servite sterminate distese di pannelli e investimenti impensabili per la gestione e la conservazione dell’energia. 

In Maryland i risultati di uno studio rivoluzionario

Ma il concetto da cui sono partiti i ricercatori del Maryland funziona e si sta perfezionando sempre di più. Gli scienziati hanno messo a punto un sistema di celle fotovoltaiche alternativo che utilizza la terra come fonte di calore e il cielo notturno come dissipatore. Di qui la creazione delle “celle solari notturne” che funzionano con un principio non molto lontano da quello che regola la produzione di energia alla luce del sole. 

Il coordinatore del progetto è Jeremy Munday, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell’università del Maryland. I primi esperimenti sono partiti da un impianto con celle fotovoltaiche tradizionaie implementato da un’unità definita termoradiativa il cui scopo è quello di rendere ibrida l’energia raccolta, concentrarla e distribuirla attraverso una serie di procedimenti a una tradizionale cellula fotovoltaica.

Il paradosso si risolve grazie a un fenomeno naturale noto da sempre e studiato fin dal tempo dei sumeri: un oggetto riscaldato dalla luce del sole continua a distribuire calore anche nel corso delle ore notturne. Tutto sta a controllare l’ambiente in modo tale che la temperatura esterna non assorba il calore raccolto e che l’energia venga raccolta e non dissipata. 

Esperimenti rivoluzionari, energia solare anche di notte

“Una normale cella solare genera energia assorbendo la luce, generando una tensione e il flusso di corrente. In questi nuovi dispositivi, invece, viene emessa luce mentre la corrente e la tensione vanno nella direzione opposta, ma si genera comunque energia – spiegato Minday nel suo trattato – quindi anche se nel concreto dobbiamo usare materiali diversi e cercare di adattare l’ambiente al processo il principio fisico che utilizziamo è esattamente lo stesso”. 

I primi esperimenti sono stati finanziati direttamente dall’ateneo, 40mila studenti del College Park della piccola contea di Prince’s George, dove tutta la popolazione vive o lavora all’interno dell’Università. Una facoltà storica che vanta tre premi Nobel e un centinaio di scienziati di fama mondiale. Poi, di fronte ai primi risultati, si sono svegliati anche gli imprenditori e le donazioni per i nuovi esperimenti si sono moltiplicati.

Oggi il professor Minday lavora notte e giorno sul progetto con un collegio di quindici colleghi e un centinaio di studenti che lo scorso anno sono riusciti a riprodurre il primo prototipo fisico in grado di sviluppare circa 20W di energia per metro quadrato, di notte. Entro la fine dell’anno il parco notturno di College Park arriverà a oltre 100W di energia sviluppata creando un flusso di energia a ciclo continuo.

I risultati dello studio sono già stati pubblicati sulla rivista accademica Photonics e segnano una vera e propria rivoluzione copernicana. Oggi entro la fine dell’anno il sole fornirà circa 152 GW di capacità solare. Grazie alle ricerche del Maryland potrebbe aumentare di un terzo entro dieci anni.

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