Il futuro dell’energia solare potrebbe non essere come ci si potrebbe aspettare.
Mentre le tecnologie dei pannelli solari e delle batterie diventano sempre più sofisticate, rendendo possibile sognare un giorno in cui vivremo grazie all’energia del sole, gli scienziati della Chalmers University, in Svezia, stanno sviluppando una nuova e audace tecnologia solare: un liquido chimico in grado di sfruttare l’energia del sole e immagazzinarla per un uso futuro.
Attraverso il nuovo approccio, l’energia solare viene catturata nei legami molecolari di un fluido chimico unico. L'energia può quindi essere rilasciata dalla sostanza chimica attraverso l'introduzione di un catalizzatore e utilizzata.
Il gruppo di ricerca ha denominato il sistema Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST).
Il sistema non è ancora completo, ma il gruppo di ricerca, guidato da Kasper Moth-Poulsen, professore di chimica alla Chalmers, ha fatto passi da gigante.
Il progetto è stato avviato diversi anni fa, quando Moth-Poulsen si trasferì a Chalmers dall'Università della California, Berkeley. Come ricercatore post-dottorato a Berkeley, Moth-Poulsen aveva lavorato su un sistema per sfruttare l'energia solare utilizzando il rutenio, un raro metallo di transizione.
Quando si è trasferito a Chalmers nel 2011, ha continuato a lavorare sullo stoccaggio dell’energia termica solare molecolare, ma ha iniziato a esplorare l’uso di elementi a base di carbonio, che sono più economici e più comuni del rutenio.
Circa un anno fa, il gruppo di ricerca ha sviluppato una nuova molecola composta da carbonio, idrogeno e azoto, in grado di immagazzinare energia chimica.
Quando la luce solare colpisce la molecola, questa assorbe il calore e si trasforma in un isomero ricco di energia, una molecola con la stessa formula chimica, ma in una nuova disposizione. La luce solare rompe i doppi legami nella molecola e forma nuovi legami singoli che immagazzinano l'energia solare.
L'energia può quindi essere rilasciata introducendo un catalizzatore chimico che inverte efficacemente il processo.
Il catalizzatore è disposto come un filtro attraverso il quale può fluire il liquido. Quando il liquido passa attraverso il catalizzatore, crea una reazione che rilascia energia, aumentando la temperatura del liquido di 63 gradi Celsius. Il processo riporta la molecola alla sua forma originale, quindi può essere riutilizzata.
Il team ha pubblicato quattro nuovi articoli che descrivono in dettaglio i progressi compiuti finora nel 2018.
- Un sistema privo di solventi che aumenta la densità energetica, o la quantità di energia immagazzinata per chilogrammo di liquido chimico, a oltre 0.4 MJ/kg;
- Un nuovo design molecolare che consente la conservazione fino a 18 anni;
- Un modo per aumentare la densità di accumulo di energia a 0.9 MJ/kg; E
- La dimostrazione pratica di un gradiente di temperatura nell'impianto fino a 63 gradi Celsius.
Nel complesso, questi sviluppi rappresentano un significativo passo avanti. Il sistema non fa più affidamento sul toluene, una sostanza chimica infiammabile che il team aveva precedentemente utilizzato come parte del liquido chimico.
Dato che i ricercatori hanno rimosso il toluene dal processo, il sistema richiede solo la molecola che intrappola l’energia e il catalizzatore.
“Abbiamo fatto molti progressi cruciali di recente e oggi disponiamo di un sistema energetico privo di emissioni che funziona tutto l’anno”, ha affermato Moth-Poulsen in una nota.
C’è ancora molta strada da fare, però. Moth-Poulsen ha affermato di non sapere quando aspettarsi che MOST sia completamente sviluppato o pronto per l'uso commerciale o industriale.
“Ciò dipende molto dal tipo di finanziamenti che possiamo attrarre e da quali partner industriali potremmo trovare”, ha affermato. “La nostra visione è quella di sviluppare la tecnologia MOST da un progetto di ricerca universitario in tecnologie della vita reale. Per questo stiamo attualmente cercando il giusto tipo di partner che possano realizzare questo obiettivo insieme a noi”.
Attualmente, i ricercatori stanno lavorando allo sviluppo di metodi chimici scalabili ed ecologici per consentire la produzione su larga scala. Stanno anche cercando modi per migliorare l’efficienza della cattura dell’energia solare. Vorrebbero anche raggiungere un aumento della temperatura di almeno 110 gradi Celsius, ha detto Moth-Poulsen.
Quindi c’è una strada da percorrere, ma una volta realizzata appieno, MOST potrebbe cambiare il futuro dell’energia solare.
È facile immaginare il sistema utilizzato per riscaldare le case facendo passare il liquido riscaldato attraverso i radiatori in tutta la casa. Utilizzata in combinazione con pannelli solari e batterie più tradizionali, la tecnologia potrebbe aiutarci a utilizzare enormi quantità di energia rinnovabile proveniente dal sole e, in definitiva, ad abbandonare i gas serra.
