Francesca Mancuso Imitare l'eliotropismo dei girasoli per catturare quanta più energia possibile. Ecco l'idea che potrebbe cambiare i pannelli solari
I pannelli solari del futuro si ispireranno ai girasoli. L’idea di imitare il movimento di questi particolari fiori è venuta a Hongrui Jiang, professore di ingegneria dell’University of Wisconsin-Madison.
Un campo di girasoli giovani lentamente ruota da est a ovest durante una normale giornata di sole, ogni foglia cerca la luce del sole il più possibile, secondo un meccanismo di adattamento chiamato eliotropismo. Perché allora non sfruttare l’idea fornita dalla Natura per produrre energia grazie al sole?
Jang, in una ricerca svolta il mese scorso, ha trovato il modo per imitare l’eliotropismo passivo visto nei girasoli per i sistemi solari del futuro. A differenza degli altri sistemi solari “attivi”, che seguono la posizione del sole con il GPS e riposizionano i pannelli con motori, elettricità e computer, il concept realizzato da Jiang sfrutta le proprietà di alcuni materiali per creare un metodo passivo basato sul ri-orientamento dei pannelli solari in direzione della luce solare più diretta.
Il suo progetto impiega una combinazione di elastomeri liquido-cristallini (LCE) che hanno una caratteristica molto particolare: sono materiali intelligenti definiti a memoria di forma, perché ricordano una forma in specifiche condizioni. Hanno inoltre due stati, caratterizzati da forma (e/o volume) differente che sono stabili in differenti condizioni di temperatura, pressione o stress meccanico. Tuttavia, se opportunamente stimolati, tali stati possono passare dall’uno all’altro.
I pannelli creati da Jang contengono nanotubi di carbonio (in grado di assorbire una vasta gamma di lunghezze d’onda della luce), sui quali si verifica tale cambiamento di fase in presenza di calore. “I nanotubi di carbonio hanno una gamma molto ampia di assorbimento, dalla luce visibile fino agli infrarossi. Questo è qualcosa che possiamo sfruttare, in quanto è possibile utilizzare la luce solare e guidarla direttamente” spiega Jiang.
La luce solare diretta infatti colpisce uno specchio posto sotto il pannello solare, focalizzato su uno degli elastomeri LCE legati ai nanotubi di carbonio. Essi si riscaldano e assorbono la luce, e il differenziale termico tra l’ambiente e l’interno dell’attuatore provoca la riduzione dell’LCE. Ciò fa sì l’intero dispositivo possa piegarsi nella direzione della luce solare.
Nei test di Jiang, il sistema aveva migliorato l’efficienza dei pannelli solari del 10 per cento, con un incremento enorme, legato anche al fatto che un sistema passivo non prevede motori e circuiti per raccogliere l’energia.
Lo studio è stato pubblicato su Advanced Functional Materials.
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