14 novembre 2019
Aggiornato 19:30
Rinnovabili

Energia dalla pioggia, ecco i nuovi pannelli solari al grafene

Quando l’acqua entra in contatto con il grafene, gli ioni positivi contenuti nella pioggia si legano con gli elettroni sulla sua superficie. In questo contatto si crea una sorta di condensatore e la differenza di potenziale tra i due strati è abbastanza grande da generare una tensione e quindi corrente.

Pannelli solari producono energia con la pioggia
Pannelli solari producono energia con la pioggia Shutterstock

PECHINO - Ora i pannelli solari funzioneranno anche con la pioggia. L’idea arriva dalla Cina e mira a rivoluzionare completamente il mondo del fotovoltaico la cui diffusione è spesso limitata dalla variabilità delle condizioni climatiche di una determinata zona. Con un cielo nuvoloso, infatti, le celle fotovoltaiche attualmente presenti sul mercato sono in grado di generare solo una produzione a regime molto basso o addirittura nullo. Limite che ha spesso tenuto lontane molte famiglie dall’effettuare un’investimento di questo tipo.

Pannelli solari funzionanti anche con la pioggia
Questo importante limite potrebbe essere superato da un nuovo pannello fotovoltaico in grado di produrre energia elettrica anche in presenza di cielo nuvoloso o di precipitazioni. L’idea è stata sviluppata da due diversi team di ricercatori, uno proveniente dalla Ocean University of China di Qingdao, nella Cina orientale, e l’altro dalla Yunnan Normal University di Kunming, nel Sud del Paese. Le due equipe di ricercatori hanno realizzato una cella solare ricoperta da un sottilissimo strato di atomi di grafene. Questo materiale, dotato di una buona conducibilità, permette agli elettroni di fluire liberamente attraverso la sua superficie. Posto in una soluzione acquosa conferisce al materiale la capacità di legare una coppia di ioni caricati positivamente con una coppia di suoi elettroni in quella che è nota come «reazione acido-base di Lewis».

Come funzionano i pannelli solari con la pioggia
Quando l’acqua entra in contatto con il grafene, gli ioni positivi contenuti nella pioggia si legano con gli elettroni sulla sua superficie. In questo contatto si crea una sorta di condensatore e la differenza di potenziale tra i due strati è abbastanza grande da generare una tensione e quindi corrente. Il progetto è ancora in via sperimentale, poiché a livello percentuale  converte meno energia in proporzione a quella cattura rispetto ai normali pannelli fotovoltaici (si parla di un 6,5% rispetto a un 22%). L’idea è comunque potenzialmente innovativa, considerando il fatto che sempre più avremmo bisogno di sistemi per migliorare l’efficienza energetica. «Ormai la rivoluzione solare-fotovoltaica è iniziata - racconta Paolo Mottura di Greenovation, il portale che ti aiuta a creare in pochi clic un progetto di riqualificazione energetica -. Sempre più elettrodomestici, accessori, sistemi domestici e presto anche i veicoli elettrici inizieranno a rappresentare una parte importante per la mobilità. Come possiamo prepararci a tutto questo? è dimostrato che i consumi di energia elettrica saranno destinati ad aumentare. Tutte le abitazioni dovranno essere in grado di produrre più energia di quella necessaria per i consumi standard. I pannelli fotovoltaici sul tetto della nostra abitazione saranno il nostro "distributore di benzina»».

Le infinite proprietà del grafene
Il grafene risulta quindi essere uno dei materiali più innovativi dell’ultimo periodo. La scoperta del suo possibile utilizzo anche in campo fotovoltaico è stata portata alla luce anche grazie a un team di specialisti del Politecnico di Milano. Secondo lo studio i nanoribbons, nano-strisce sottilissime, di grafene si rivelano potenzialmente utili per produrre, rivelare e controllare la luce nonché per assorbirla e convertirla in energia. A differenza dei fogli di grafene semi-metallici, i nanoribbons di grafene si comportano come semiconduttori con interessanti proprietà ottiche. «Abbiamo utilizzato il grafene ridotto in strisce larghe meno di cinque nanometri, pari a un decimillesimo dello spessore di un capello», spiega Deborah Prezzi di Nano-Cnr di Modena. «In tale configurazione il grafene diventa un semiconduttore, proprietà indispensabile per applicazioni ottiche, e al contempo mantiene molte caratteristiche del materiale semi-metallico. Il grafene così modificato potrebbe essere impiegato in dispositivi ottici, come LED, laser e celle solari».