Il meglio del solare termico e del fotovoltaico in un’unica tecnologia. La sfida dell’Arpa-E

L’Agenzia per la ricerca in progetti energetici del governo statunitense sta investendo 30 milioni di dollari per progetti in cui le caratteristiche del solare termico e quelle del fotovoltaico sono integrate, per dare luogo ad un’energia solare economica che funziona H 24.

L’Advanced research projects agency-Energy (Arpa-E), stima che l’intermittenza dell’energia solare potrebbe limitarne il contributo ad appena il 5 percento dell’elettricità necessaria negli Stati Uniti.  «Alle volte finiamo con l’avere così tanta energia solare da non poterla utilizzare e doverla buttare via» ha sottolineato Cheryl Martin vice direttrice dell’Arpa-E. Del resto lo stoccaggio di elettricità prodotta dai pannelli solari è molto costoso.

Il solare termico, che concentra la luce solare per riscaldare dell’acqua e generare vapore con il quale alimentare delle turbine, può immagazzinare l’energia trattenendo il calore in container isolati. Nel complesso, però, l’energia termico-solare è due volte più costosa rispetto a quella dei pannelli solari fotovoltaici. Per ovviare a questi inconvenienti i ricercatori dell’Arpa-E hanno illustrato i vari modi per combinare due tipologie differenti di energia solare.

Alcuni sistemi comportano la concentrazione della luce solare in piccole celle molto efficienti. Attualmente il calore della luce solare concentrata viene rapidamente estratto e lasciato dissipare nell’atmosfera. Invece se si potesse immagazzinare, sarebbe disponibile per generare successivamente elettricità. Con questo sistema però la gestione delle celle solari dovrebbe avvenire a temperature molto più elevate rispetto al normale, e questo potrebbe danneggiarle.
I ricercatori stanno cercando sistemi per rendere le celle più resistenti alle alte temperature. Un’altra soluzione sarebbe quella di separare lo spettro solare. Le celle solari convertono in elettricità solo alcune lunghezza d’onda della luce. L’idea è quella di reindirizzare le lunghezze d’onda che non possono essere convertite per poi utilizzarle ai fini del riscaldamento dell’acqua e per produrre vapore.

Altro filone di ricerca è quello portato avanti da Todd Otanicar, docente di ingegneria meccanica presso l’Università di Tulsa. La ricerca consiste nell’ utilizzare delle nanoparticelle sospese in un fluido traslucido per assorbire certe lunghezze d’onda e permettere alle altre di passare attraverso e arrivare ad una cella solare. Assorbendo la luce solare, le nanoparticelle si riscaldano e il fluido può essere utilizzato per generare vapore.

L’Arpa-E sta anche studiando  nuove tecnologie per lo stoccaggio di energia che utilizzano sia il calore che l’elettricità. L’aggiunta del calore all’elettrolisi, ad esempio, potrebbe ridurre i costi della separazione dell’acqua per generare idrogeno. L’idrogeno potrebbe quindi essere utilizzato in una cella combustibile per generare elettricità. Il calore potrebbe anche essere utilizzato in altre reazioni elettrochimiche come ad esempio quelle per la produzione di combustibili liquidi per veicoli.