Negli ultimi anni, tra incentivi statali e il notevole aumento del costo dell’energia, le istallazioni di pannelli fotovoltaici, per la produzione di energia elettrica, hanno subito un notevole incremento.
Il risparmio diretto, ottenuto nelle fatture per la fornitura di energia elettrica notevolmente ridotte e le detrazioni fiscali, rende il fotovoltaico uno degli investimenti più remunerativi degli ultimi decenni.
Attraverso l’istallazione dei pannelli fotovoltaici, oltre a poter usufruire di una fonte energetica rinnovabile con ingenti benefici economici sui bilanci domestici, si ottiene contemporaneamente una notevole riduzione delle emissioni inquinanti; contribuendo a raggiungere gli obiettivi della de-carbonizzazione.
Tuttavia la tecnologia fotovoltaica è molto dipendente dalle condizioni meteorologiche; il che tende a influenzare notevolmente il rendimento energetico.
In condizioni di cielo limpido, i moduli fotovoltaici offrono elevate prestazioni; generando energia elettrica con elevati livelli di efficienza energetica.
Al contrario, in condizione di forte nuvolosità, o addirittura di pioggia, il rendimento dei moduli fotovoltaici è notevolmente ridotto.
La Tsinghua University di Pechino ha sviluppato un progetto tanto geniale quanto efficiente che permette di generare, attraverso pannelli triboelettrici con forme e dimensioni simili ai moduli fotovoltaici, energia elettrica dal contatto della superficie esterna dei pannelli con le gocce di pioggia.
I risultati ottenuti, dai primi test condotti, fanno ben sperare per una nuova generazione d’impianti fotovoltaici ibridi; in grado di generare energia elettrica sia per effetto dell’irraggiamento solare che dalla pioggia.
Energia dalle gocce di pioggia, una nuova frontiera:
Realizzare un impianto fotovoltaico è certamente un investimento a lungo termine, dal quale chiunque vorrebbe ottenere, nel più breve tempo possibile, il massimo rendimento energetico ed economico.
Condizioni meteorologiche particolarmente sfavorevoli, come lunghi periodi piovosi, possono notevolmente ridurre l’efficienza energetica dell’impianto fotovoltaico.
Attraverso dei dispositivi, chiamati nano-generatori triboelettrici TENG, in grado di convertire l’energia meccanica esterna in energia elettrica; è possibile realizzare dei moduli in grado di trasformare l’energia meccanica, delle goccioline d’acqua che entrano in contatto con la superficie dei moduli, in energia elettrica.
Sfruttando questa nuova tecnologia, è possibile realizzare moduli triboelettrici da istallare in combinazione con i moduli fotovoltaici.
La soluzione ibrida permetterebbe di massimizzare il rendimento complessivo dell’impianto.
In condizioni meteorologiche ottimali, con l’irraggiamento solare dei moduli fotovoltaici si potrebbe produrre l’energia elettrica necessaria.
Al contrario, nei periodi caratterizzati da condizioni meteorologiche di pioggia e basso rendimento dei pannelli fotovoltaici, attraverso i moduli triboelettrici è possibile generare energia elettrica rinnovabile.
Pannelli triboelettrici, una tecnologia green:
Il principio di funzionamento dei pannelli triboelettrici si basa sulla conversione, dell’energia meccanica delle gocce di pioggia in energia elettrica.
Ogni goccia di pioggia, durante la caduta dagli strati nuvolosi fino a impattare con la superficie esterna dei pannelli triboelettrici, è sottoposta a una differenza di altezza.
Per effetto dell’attrazione gravitazionale e la differenza di quota tra gli strati nuvolosi e la superficie dei pannelli, le gocce di pioggia durante la caduta hanno un’elevata energia cinetica; che permette il movimento.
Quando una singola goccia di pioggia impatta la superficie esterna dei pannelli triboelettrici, si genera una micro area di contatto tra liquido e superficie solida.
Il contatto genera l’effetto di polarizzazione con il quale, la goccia di pioggia si carica positivamente e, la superficie esterna del pannello, nella micro area di contatto, si carica negativamente.
Il fenomeno della polarizzazione, nelle singole micro-aree di contatto tra liquido e superficie esterna dei pannelli, è destinato a dissiparsi se generato da pochissime aree di contatto.
In normali condizioni di pioggia, sulla superficie di ogni singolo pannello triboelettrico, avvengono molteplici contatti con le gocce di pioggia che impattano con la superficie esterna; ciò permette di bilanciare l’effetto di dissipazione della polarizzazione.
In altre parole si può immaginare che, all’aumentare del numero delle gocce di pioggia che impattano sulla superficie esterna dei pannelli, aumentano le micro-aree di contatto che si polarizzano.
L’incremento delle micro-aree polarizzate, è sufficiente per bilanciare la naturale tendenza alla dissipazione della polarizzazione. Ottenendo come risultato che la carica elettrica generata, dal contatto tra le gocce di pioggia e la superficie esterna dei pannelli, sia superiore alla dissipazione; con la conseguente generazione di carica elettrica.
Dati incoraggianti dai primi test:
I primi test effettuati dai ricercatori della Tsinghua University di Pechino, mostrano dati incoraggianti.
Con pannelli triboelettrici di dimensioni pari a quindici per quindici centimetri quadrati e in grado di generare potenze di picco dell’ordine dei duecento Watt per metro quadro, si apre una nuova fase per l’efficienza energetica e la generazione di energia green.
Gianni Truini
