Il limite dei pannelli solari risiede già nel nome, senza il sole non funzionano. Presto però le cose cambieranno. Steven Novack, dell’Idaho National Laboratory del dipartimento americano dell’Energia, ha sviluppato uno strumento per recuperare l’energia solare che viene rilasciata anche dopo il tramonto.
Novack parte da una constatazione di fatto: circa la metà dell’energia trasportata dai raggi solari sulla Terra è di tipo infrarosso. Una radiazione che ha lo stesso effetto della luce solare. Parte di questa viene riemessa sottoforma di calore dal terreno durante la notte. Al contrario, le tradizionali celle solari possono utilizzare solo la luce visibile, rendendoli inattivi dopo il tramonto. La radiazione infrarossa è una fonte energetica particolarmente ricca anche perché è generato da processi industriali come le centrali a carbone.
“Ogni processo nel nostro mondo industriale crea calore di scarto“, dice INL fisico Steven Novack. “E’ energia quella che abbiamo appena buttato via“
I pannelli attualmente in uso hanno bisogno dei raggi del sole diretto per far in modo che i fotoni provenienti dalla luce del sole colpiscano i cristalli di silicio, liberando così elettroni in grado di produrre energia.
Realizzando un sistema di microantenne della lunghezza d’onda degli infrarossi, test di laboratorio hanno verificato la possibilità di raccogliere l’84% dei fotoni riemessi dal terreno. Un sistema operativo reale utilizzabile su larga scala potrebbe arrivare al 46%. Un’efficienza di gran lunga maggiore di quella dei migliori pannelli fotovoltaici attuali, le cui celle al silicio non oltrepassano il 20% nelle migliori condizioni. In realtà i pannelli tradizionali hanno efficienza ancora minore, perché se le celle non sono posizionate con un’angolatura precisa rispetto all’angolo di incidenza dei raggi solari oppure se si riscaldano troppo oltrepassando la temperatura ottimale di esercizio, la produzione di corrente elettrica crolla a frazioni di quella nominale. Le microantenne, invece, sono in grado di assorbire infrarossi in un ampio ventaglio angolare.
Ma come funzionano le “microantenne”? I raggi infrarossi creano correnti alternate che oscillano migliaia di miliardi di volte al secondo ma a una frequenza troppo alta per essere utilizzata. La corrente alternata (Ac) deve quindi essere trasformata in corrente continua (Dc), ma qui sorge un problema. I diodi semiconduttori al silicio che convertono la Ac in Dc non funzionano alle alte frequenze generate. “Abbiamo bisogno di progettare microraddrizzatori che si adattino alle nostre microantenne“, dice Kotter ingegnere dell’INL. Un’altra possibilità è quella di sviluppare circuiti elettrici che potrebbero rallentare le frequenze attuali.
Se questi ostacoli tecnici verranno superati, le macroantenne hanno il potenziale per essere più economiche ed efficienti delle celle solari. Le microantenne, d’altro canto, possono essere ottimizzate per raccogliere specifiche lunghezze d’onda a seconda della loro forma e dimensione. “Questa flessibilità” dice Novack “renderebbe così possibile la creazione di fogli microantenna fronte-retro raccogliendo energia da diverse parti dello spettro solare”. I fogli potrebbero potenzialmente coprire i tetti degli edifici o di formare la “pelle” di gadget consumer come telefoni cellulari e iPod, fornendo una fonte continua ed economica delle energie rinnovabili.