[22/11/2012] News
Solar steam, la tecnologia che rivoluzionerà l’energia solare grazie alle nanoparticelle
I ricercatori della Rice University hanno realizzato una nuova tecnologia rivoluzionaria che utilizza nanoparticelle in grado di convertire l'energia solare direttamente in vapore. Il metodo "solar steam" sviluppato dal Laboratory for nanophotonics (Lanp) della Rice sarebbe così efficace che può produrre vapore anche dall'acqua gelata. I dettagli della ricerca (Solar Vapor Generation Enabled by Nanoparticles) sono stati pubblicato su AcsNano e la ricerca è sostenuta dalla Welch Foundation e dalla Bill and Melinda Gates Foundation.
La tecnologia ha un rendimento energetico complessivo del 24% contro il 15% di efficienza energetica media dei pannelli solare, ma le due inventrici del solar steam non pensano che i primi utilizzi della nuova tecnologia saranno per produrre energia elettrica, ma per la depurazione dell'acqua e i servizi igienico-sanitari nei Paesi in via di sviluppo. La responsabile del progetto, la direttrice del Lanp Naomi Halas, ha sottolineato che «Si tratta di molto di più di energia elettrica. Con questa tecnologia, stiamo cominciando a pensare al solare termico in un modo completamente diverso».
L'efficienza del solar steam è dovuta alle luce catturata da nanoparticelle che convertono la luce solare in calore. Quando vengono immerse in acqua ed esposte alla luce solare, le particelle di riscaldare così in fretta che vaporizzano immediatamente l'acqua e creano vapore. La Halas è convita che «L'efficienza energetica complessiva del solar steam può probabilmente essere aumentata quando la tecnologia si affinerà. Stiamo andando dal riscaldamento a scala macro, al riscaldamento a scala nanometrica. Le nostre particelle sono molto piccole, il che significa che hanno una superficie estremamente piccola per dissipare il calore. Questo intenso riscaldamento permette di generare vapore localmente, proprio in corrispondenza della superficie della particella e l'idea di generare vapore localmente è veramente controintuitiva».
Circa il 90%dell'energia elettrica è prodotta da vapore e il vapore è anche utilizzato per sterilizzare i rifiuti medici e strumenti chirurgici, per preparare il cibo e per purificare l'acqua. La maggior parte del vapore industriale viene prodotto in grandi caldaie, e secondo la Halas e la sua collaboratrice Oara Neumann «L'efficienza della tecnologia solar steam potrebbe permettere al vapore di diventare economico anche a livelli molto più piccoli. Le popolazioni dei Paesi in via di sviluppo saranno tra le prime a vedere i benefici del vapore solare».
Gli studenti della Rice hanno già creato una "solar steam-powered autoclave" in grado di sterilizzare strumenti medici e dentistici negli ambulatori che non hanno energia elettrica e la Halas si è aggiudicata anche il Grand Challenges della Bill and Melinda Gates Foundation per aver realizzato un sistema ultra-piccolo per il trattamento dei rifiuti umani in zone prive di fognature ed elettricità.
La Neumann ha sottolineato che «Il "solar steam" è notevole grazie alla sua efficacia. Non ha bisogno di ettari di specchi o pannelli solari. Infatti, la sua footprint può essere molto piccola. Ad esempio, la "light window" della nostra autoclave dimostrativa era solo di pochi centimetri quadrati».
Un altro uso potenziale potrebbe essere quello dell'alimentazione di sistemi ibridi di aria condizionata e riscaldamento che utilizzano la luce solare durante il giorno e producono elettricità di notte. Halas, Neumann ed il loro team hanno anche condotto esperimenti di distillazione e hanno scoperto che il solar steam è circa due volte e mezzo più efficiente di colonne di distillazione esistenti.
«Non stiamo cambiando una delle leggi della termodinamica - conclude la Halas - Stiamo solo bollendo l'acqua in un modo radicalmente diverso».