Nuovo dispositivo per pannelli solari sfrutta anche il calore dei tetti per produrre energia elettrica

Un nuovo dispositivo solare termico a base di polimeri è il primo a produrre energia da calore e luce solare – un miglioramento che potrebbe abbattere i costi di riscaldamento di una casa di ben il 40 per cento.

I dispositivi geotermali per le pompe di calore sul mercato oggi raccolgono il calore dall’aria o dal terreno. Questo nuovo dispositivo utilizza un fluido che scorre attraverso un pannello sul tetto per raccogliere il calore del sole mentre una cella solare integrata produce energia elettrica dalla luce del sole.

“E’ un approccio che  rende la vostra casa ultra-efficiente in quanto il dispositivo raccoglie sia l’energia solare che il calore,” ha detto David Carroll, direttore del Centro per le Nanotecnologie e Materiali Molecolari presso la Wake Forest University. “Il nostro dispositivo solare-termico sfrutta meglio l’ampia gamma di potenza fornita dal sole ogni giorno.”

La ricerca che mostra l’efficacia del dispositivo appare nel numero di marzo della rivista peer-reviewed Solar Energy Materials and Solar Cells.

Normalmente le celle solari sui tetti perdono circa il 75 per cento dell’ energia fornita dal sole in un dato momento, perché non possono raccogliere le onde infrarosso. Tali pannelli perdono una quantità ancora maggiore di energia a disposizione per ogni giorno solare, perché raccolgono la luce solare in maniera più efficiente dalle 10:00 alle 14:00.

“Su un tetto, hai molta luce solare  ed il calore dalla radiazione infrarossa”, ha detto Carroll. “L’industria dei pannelli solari ha in gran parte ignorato il calore.”

Il design del nuovo dispositivo solare-termico sfrutta questo calore attraverso una serie integrata di tubi trasparenti, di cinque millimetri di diametro. Si stendono in orizzontale  e un olio mescolato con un colorante li attraversa. La luce del sole splende nel tubo trasparente e agisce sull’olio, e viene convertita in energia elettrica da un polimero spruzzato sul retro dei tubi fotovoltaici. Questo processo surriscalda l’olio, che sfocia poi in una pompa di calore, per esempio, per trasferire il calore all’interno di una casa.

A differenza dei pannelli solari piani usati oggi, la curva dei tubi all’interno del nuovo dispositivo consente la raccolta sia di luce  che di calore a raggi infrarossi dall’alba al tramonto. Questo significa che fornisce energia per una parte molto maggiore del giorno rispetto a un normale  pannello solare.

A causa della struttura generale e la capacità di catturare la luce obliqua, questo è anche il primo dispositivo solare-termico che può essere realmente integrato negli edifici: può essere costruito per sembrare quasi identico alle tegole utilizzate oggi.

I test sul dispositivo solare-termico hanno mostrato il 30 per cento di efficienza nella conversione dell’energia solare in energia. In confronto, un pannello solare standard  ha dimostrato un efficienza di conversione non superiore all’ 8 per cento.

Il team di ricerca costruirà il primo pannello solare-termico di un metro quadrato di dimensioni questa estate, un passo chiave per ottenere la tecnologia pronta per il mercato.