L’energia rinnovabile è uno dei maggiori nodi su cui la società deve puntare per poter intraprendere una vera transizione verde. Basti pensare che l’elettricità prodotta con fonti rinnovabili ha permesso quasi il 78% delle emissioni di gas serra evitate nel 2022. Un limite di questo sistema, tuttavia, risiede nella scarsa efficienza di alcune sue strutture, come ad esempio i pannelli fotovoltaici. Ma proprio in questo campo il futuro dell’energia sta aprendo un nuovo capitolo affascinante ed ecologico e questa volta l’ispirazione arriva direttamente dalla natura. Alcuni scienziati londinesi, infatti, stanno guidando l’innovazione nel settore dei pannelli fotovoltaici, sviluppando tecnologie che si ispirano alle foglie delle piante per creare sistemi più efficienti, in grado di produrre energia e addirittura acqua dolce. Mentre questa ricerca promettente sta cominciando ad attirare l’attenzione, ci sono aziende che hanno già aperto la strada a un futuro più luminoso e sostenibile per le energie rinnovabili.
Come funziona
Tra le buone notizie più recenti in questo settore c’è quella proveniente dall’Imperial College London, dove alcuni scienziati hanno inventato le “foglie fotovoltaiche”, cioè delle celle fotovoltaiche che sfruttano il principio di traspirazione delle foglie naturali per mantenere il sistema più fresco, ottenere maggiore efficienza dal pannello stesso e, in aggiunta, produrre anche acqua dolce.
L’idea è nata nel gruppo di lavoro proprio dalla constatazione della bassa efficienza dei pannelli fotovoltaici comuni, che oggi si attesta sotto il 25%, dovuto al fatto che oltre il 70% dell’energia proveniente dai raggi del sole che colpiscono i pannelli fotovoltaici comunemente in commercio viene dissipata sotto forma di calore. La scarsa efficienza e lo spreco di una fonte energetica che deve rappresentare un traino verso la sostenibilità delle città, delle abitazioni e delle attività produttive è un paradosso che gli scienziati del Clean Energy Processes (CEP) Laboratory del Dipartimento di Ingegneria dell’Imperial College britannico hanno messo in discussione.
Le loro ricerche hanno portato così a sviluppare una PV-leaf (che sta per PhotoVoltaic-leaf, letteralmente “foglia fotovoltaica”) che in realtà non ha l’aspetto di una vera foglia, ma che hanno così chiamato per la capacità della cella, delle dimensioni di 10×10 cm, di sfruttare alcune proprietà ispirate proprio alle piante per efficentare la produzione di energia. Alla base c’è, infatti, un concetto ibrido di foglia fotovoltaica multigenerazione che impiega una struttura di traspirazione realizzata con materiali ecologici, a basso costo e ampiamente disponibili, che permette un’efficace gestione termica passiva e multigenerazione. In questo modo si riduce la temperatura della cella di 26 °C, ottenendo le una riduzione significativa della dissipazione del calore e, quindi, un aumento di oltre il 13% della efficienza elettrica.
Un utilissimo effetto collaterale del funzionamento di questi particolari pannelli è che tramite la traspirazione, la PV-leaf produce acqua dolce: la “foglia fotovoltaica” è infatti in grado di utilizzare sinergicamente il calore recuperato per co-generare ulteriore energia termica e acqua dolce pulita – circa 1,1 litri prodotti all’ora per metro quadrato di estensione della cella fotovoltaica – grazie alla condensazione del vapore acqueo proveniente dal serbatoio e di quello presente nell’aria in prossimità della cella. Questa capacità di produrre acqua dolce insieme all’energia elettrica, oltre a rappresentare un ulteriore dimostrazione di efficienza – in quanto, con la struttura e le materie impiegate con un obiettivo (produrre energia da fonte rinnovabile) se ne ottengono due – può offrire un ulteriore contributo nell’affrontare un’altra delle sfide più urgenti e più importanti del nostro tempo: la scarsità di acqua potabile in molte parti del mondo.
L’ispirazione
Il processo tramite cui le piante sfruttano l’energia solare attraverso la fotosintesi con cui si alimentano e la loro traspirazione sono noti da tempo e da sempre osservati con interesse. Con conoscenze sufficienti e strumenti tecnologici adeguati questa meraviglia della natura può rappresentare una concreta fonte d’ispirazione per innovazioni utili al futuro sostenibile del Pianeta. E, se le celle fotovoltaiche prodotte dall’Imperial College sono solo prototipi ai fini della ricerca, esistono aziende che già oggi sono in grado di commercializzare sistemi efficienti e funzionanti ispirati alla natura. È il caso, ad esempio, di Biome Renewables, società di ingegneria e progettazione che ha prodotto PowerCone, un componente di turbina eolica ispirato all’aerodinamica della caduta di un seme di acero, che può aumentare la produzione annua di energia di una turbina eolica, riducendo al minimo la quantità di carichi e vibrazioni subiti dalla struttura; l’azienda, inoltre, sta producendo una tecnologia di seghettature che imita la struttura alare dei gufi per rendere più silenziose le turbine eoliche.
Si può ben dire, quindi, che il futuro dell’energia rinnovabile sta evolvendo grazie alla natura, non solo direttamente perché questa ne è la fonte energetica (il sole, il vento o il moto delle onde), ma anche come fonte di ispirazione per le infrastrutture e le componenti tecnologiche. La natura continua a dimostrare di essere la nostra migliore insegnante quando si tratta di sostenibilità, anche tecnologica ed è anche grazie a lei se il futuro delle rinnovabili si presenta promettente.
