Come accumulare energia con celle termofotovoltaiche super efficienti

Dal MIT un "motore termico" senza parti mobili con un'efficenza da record per uno stoccaggio di energia rinnovabile di lunga durata.

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Convertire calore in elettricità con efficienze mediamente superiori a quelle delle tradizionali turbine a gas, grazie a una nuova generazione di celle termofotovoltaiche: potrebbe essere questa una delle frontiere più innovative per accumulare energia.

Anche su questo si sta lavorando al Massachusetts Institute of Technology (MIT): i ricercatori del MIT e del National Renewable Energy Laboratory americano, hanno creato un “motore termico” senza parti mobili, del tutto simile a una normale cella fotovoltaica, in grado di catturare fotoni da una fonte di calore a temperatura molto elevata (1.900-2.400 gradi C) e poi convertirli in elettricità con efficienza superiore al 40%.

I risultati dei loro esperimenti sono descritti nello studio “Thermophotovoltaic efficiency of 40%” pubblicato su Nature (link in basso).

Per i test in laboratorio, gli autori hanno usato una cella termofotovoltaica di un centimetro quadrato con giunzioni multiple, realizzata con differenti strati di materiali semiconduttori, esponendola a una lampada ad alta temperatura. Finora, invece, le celle TPV (thermophotovoltaic) si sono fermate a efficienze intorno al 20% con il record del 32%, spiegano i ricercatori, perché impiegavano materiali capaci di convertire calore in elettricità a temperature inferiori e quindi con minore efficienza.

Ora la sfida è sviluppare una batteria termica utility-scale al servizio della rete: si parla di un sistema di celle TPV grande quanto un quarto di un campo da calcio.

In pratica, spiegano i ricercatori, si tratta di immagazzinare il calore in eccesso delle fonti rinnovabili – come quello degli impianti solari a concentrazione CSP – o dei processi industriali, in depositi di energia termica realizzati ad esempio con blocchi di grafite altamente coibentati.

E con le celle termofotovoltaiche si può sfruttare questo calore per produrre elettricità da immettere in rete al bisogno, in grandi installazioni di accumulo energetico di lunga durata che potrebbero sostenere un mix elettrico con il 100% di fonti rinnovabili.

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