Fotovoltaico con il turbo, un’invenzione del 1800 migliorerà l’efficienza delle celle solari

Il fotovoltaico potrebbe presto usufruire di una nuova architettura che gli consentirà di fare la voce grossa, tanto da sfidare le tecnologie per la produzione elettrica basate sui combustibili fossili (e non soltanto quelle). L’idea, basata su invenzioni risalenti alla fine del 1800, non è stata presentata dai ricercatori di una prestigiosa università occidentale, ma da un gruppo di scienziati iracheni che ha trovato il modo di migliorare l’efficienza termica ed elettrica attraverso l’uso di pareti fotovoltaiche e specchi riflettenti. In pratica gli ingegneri hanno integrato elementi dell’architettura passiva con i componenti attivi usati per la normale produzione energetica. Diverse università ci avevano provato in passato, ma i risultati non furono mai tali da giustificare degli investimenti.

Lo studio condotto da Ateka Ibrahim, Omer Ahmed e Sameer Algburi, tre ricercatori iracheni dell’Università Al-Kitab, sembra però aver superato tutti i limiti che avevano fermato altri scienziati. Il team, che ha visto i risultati della propria ricerca pubblicati sulle pagine di ScienceDirect, lavorava ad un progetto che mirava ad ottimizzare la quantità di radiazione solare incidente sulla facciata esterna di un impianto, così da migliorarne l’efficienza complessiva. I risultati sono andati ben oltre le più rosee aspettative. Sfruttando quello viene oggi chiamato “Muro di Trombe-Fotovoltaico”, usato in edilizia per generare contestualmente elettricità e calore utile per l’abitazione, sono riusciti a spingere l’efficienza di un normale impianto fotovoltaico fino al massimo delle proprie performance.

Il muro di Trombe (Trombe-Michel) è un sistema solare passivo inventato alla fine del 1800. L’idea all’epoca non ebbe successo, e venne ripresa in considerazione negli anni ’70. Grazie alla stessa un edificio poteva godere del calore accumulato durante il giorno anche nelle ore più fredde della notte. Una “tecnologia passiva” decisamente semplice, ma che consentiva già all’epoca un notevole risparmio sui costi dell’elettricità. Il sistema, detto a guadagno indiretto, era composto da un muro (spesso almeno 25 centimetri) al cui interno correvano dei condotti che trasportavano l’aria calda verso delle prese d’aria superiori e inferiori. Per migliorare la resa la parete veniva dipinta di nero, così da assorbire meglio le radiazioni solari. La cattura e il rilascio del calore avveniva in due modi:

• Attraverso l’assorbimento e l’accumulo della radiazione solare
  Le Trombe Wall (TW) vengono riscaldate dal sole, irradiando il calore al resto della casa anche dopo il tramonto.
• Attraverso la convezione
  Durante l’inverno quando il sole batte sulla parete, l’aria nell’intercapedine si riscalda e sale, scorrendo attraverso le bocchette del soffitto. L’aria fresca proveniente dalla stanza interna viene invece aspirata attraverso le prese del pavimento. Diversamente, durante la stagione estiva, dove si cerca refrigerio e non calore, il sistema sfrutta l’energia termica per creare correnti di convezione e agevolare il passaggio dell’aria fresca.

Se utilizzata in combinazione con un impianto fotovoltaico questa tecnologia consente di raffreddare le celle solari aumentandone l’efficienza. Il sistema, così congegnato, sembra però soffrire di qualche limite produttivo. Limite superato dai ricercatori iracheni con un “semplice” gioco di specchi riflettenti posizionati ai lati dell’impianto. La performance potrebbe essere inoltre ulteriormente migliorata aggiungendo delle ventole, uno scambiatore di calore da affiancare ai pannelli fotovoltaici e una pompa per farvi scorrere all’interno dell’acqua.

I ricercatori hanno anche modificato l’angolo di installazione dei pannelli, così da migliorarne la resa elettrica e quella termica: “In questo studio – spiegano gli scienziati dell’Università Al-Kitab - le prestazioni del sistema (FV/TW) sono state valutate determinando il tasso di assorbimento termico da parte dell’aria condotto e il tasso di assorbimento termico dello scambiatore di calore e calcolando l’energia elettrica che può produrre dal pannello fotovoltaico”.