Le batterie termiche rappresentato una svolta nel campo dei sistemi di accumulo, soprattutto in quanto costituiscono un’alternativa avanzata e sostenibile alle tradizionali batterie al litio. Un team di ricercatori provenienti dall’Università tecnica Chalmers in Svezia e dall’Università Politecnica della Catalogna è stato in grado di sviluppare un nuovo tipo di batteria termica solare, ancora più efficiente e complementare alle celle solari. Vediamo insieme come funziona questa innovativa tecnologia e tutti i vantaggi che comporta questa nuova tipologia di batteria solare.
Come funziona la nuova batteria termica fotovoltaica
Non è la prima volta che si sente parlare di batterie solari o batterie termiche, ma ciò che rende innovativo il sistema creato dal team congiunto di ricercatori delle università tecniche Chalmers (Svezia) e della Catalogna (Spagna), è una nuova tecnologia di accumulo solare e un approccio del tutto nuovo. Per batteria termica si intende di solito un dispositivo progettato per l’immagazzinamento di energia sotto forma di calore. Nelle batterie solari tradizionali questo processo avviene di solito grazie ad una caldaia a dissociazione ionica che converte l’energia elettrica in calore, che viene poi immagazzinato in un serbatoio termico, rendendolo disponibile per un utilizzo futuro.
A differenza dei precedenti sistemi di accumulo termico, il dispositivo MOST (MOlecular Solar Thermal), sviluppato dal team, presenta invece due differenze sostanziali:
- la tecnologia dietro il sistema di accumulo è diverso. Il sistema MOST infatti è in grado di immagazzinare la luce solare come energia chimica.
- il dispositivo è integrato e posizionato direttamente sopra le celle fotovoltaiche in silicio cristallino, combinando in un unico sistema, pannello solare e accumulo energetico.
Secondo lo studio pubblicato su Joule, questa unione non solo migliorerebbe l’efficienza di immagazzinamento di energia, ma risolverebbe anche il problema del surriscaldamento delle celle fotovoltaiche. È infatti risaputo che il calore in eccesso prodotto dai pannelli fotovoltaici ne riduce l’efficienza, con perdite che variano tra il 10% e il 25%. Partendo da questa problematica, i ricercatori hanno ideato un sistema ibrido che fosse in grado di sfruttare proprio il calore in eccesso.
L'innovazione: il sistema d’accumulo MOST
Il sistema MOST è un particolare dispositivo d’accumulo molecolare costituito da un chip microfluidico in cui scorre una soluzione di molecole organiche fotocommutabili, derivate del norbornadiene. L’innovazione risiede proprio in queste molecole, capaci di immagazzinare la luce solare come energia chimica, tramite un processo di fotoisomerizzazione.
Nel dettaglio, le molecole organiche del sistema MOST agiscono come un filtro ottico: trattengono i fotoni ad alta energia che normalmente causerebbero il surriscaldamento della cella e lasciano passare la maggior parte degli altri fotoni, migliorando così l’efficienza complessiva.
Efficienza e vantaggi
Secondo i test condotti, il dispositivo è in grado di raggiungere un’efficienza di accumulo solare del 2,3%, il livello più alto mai registrato per un sistema di energia solare termica molecolare. Il sistema ha inoltre ridotto la temperatura della cella fotovoltaica di 8°C, migliorando l’efficienza di conversione energetica del 12,6% e portando l’utilizzo complessivo dell’energia solare al 14,9%.
Questa tecnologia inoltre presenta ulteriori vantaggi da non sottovalutare:
- Miglioramento dell’efficienza: come spiegato, grazie alla presenza di molecole organiche si evitano perdite di energia causate dal surriscaldamento delle celle.
- Sostenibile: rispetto a tante altre batterie, il sistema MOST utilizza elementi comuni come carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Si tratta di un sistema innovativo anche in questo senso: se implementato, potrebbe ridurre la dipendenza da materiali rari come come litio, cobalto e nichel.
- Alta durabilità: il sistema MOST ha dimostrato di poter sopportare oltre 1.000 cicli di carica/scarica con una degradazione minima, suggerendo la possibilità di un funzionamento continuo per mesi.
Conclusione
La batteria termica fotovoltaica rappresenta una svolta nel settore delle energie rinnovabili, combinando l’efficienza di un pannello solare con un sistema di accumulo energetico sostenibile e innovativo. Grazie alla tecnologia MOST, questo dispositivo è in grado di immagazzinare energia solare come energia chimica, riducendo al contempo il surriscaldamento delle celle fotovoltaiche e migliorandone l’efficienza complessiva. Con l’utilizzo di materiali comuni e una straordinaria durabilità, questo sistema ibrido offre una promettente soluzione per un futuro energetico più sostenibile ed efficiente.
