Se abbiamo qualche possibilità di invertire o addirittura rallentare il cambiamento climatico, avremo bisogno di tutta l'energia pulita che possiamo ottenere. Il solare potrebbe potenzialmente essere una grande fetta della torta di potenza. Ma soprattutto nelle grandi città, dove il consumo di energia è elevato, non c'è molto spazio aperto per la creazione di enormi parchi solari - ad esempio, il sistema di generazione di energia elettrica solare di Ivanpah occupa 3.500 acri di deserto del Mojave in California.
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L'energia può essere assorbita abbastanza facilmente dalle aree al di fuori delle città. Ma l'efficienza solare ha limiti fisici, quindi è importante utilizzare tutto lo spazio disponibile per la produzione di energia. E mentre i tetti delle città lasciano spazio ai pannelli solari, quello spazio potrebbe invece essere utilizzato per coltivare cibo locale nei climi temperati.
Tuttavia, in molti grattacieli e grattacieli ci sono molte finestre che generano energia.
I ricercatori della Michigan State University hanno sviluppato collettori solari in plastica trasparente che possono essere posizionati su finestre senza ostruire la vista. Gli stessi collezionisti possono aderire anche agli schermi dei dispositivi mobili. Secondo un recente articolo sulla rivista Advanced Optical Materials, la plastica lascia passare tutta la luce visibile. Le finestre che raccolgono il sole non appariranno colorate o torbide all'occhio umano. Invece, il materiale è incorporato con minuscole molecole di sale organico fluorescente, che sono state progettate per assorbire solo parti dello spettro luminoso che le persone non possono vedere, come la luce ultravioletta e il vicino infrarosso.
Richard Lunt, un assistente professore del Michigan State e uno degli autori del documento, afferma che le molecole sono simili a quelle trovate in natura, leggermente modificate. "Li adattiamo alle nostre esigenze", scrive in una e-mail. "Cioè raccogliere particolari componenti sullo spettro solare invisibile e brillare ad un'altra lunghezza d'onda nell'infrarosso." Quel "bagliore" infrarosso viene quindi raccolto da strisce di celle fotovoltaiche (essenzialmente piccoli pannelli solari) sul bordo del materiale e girato in elettricità. Da lì, le finestre cablate potrebbero trasferire l'energia raccolta alle batterie locali o tornare alla rete elettrica.
Il professor Richard Lunt e Yimu Zhao, uno studente di dottorato, testano il materiale solare trasparente alla Michigan State University. (GL Kohuth) Il collettore solare trasparente necessita ancora di un bel po 'di raffinazione, poiché la sua efficienza è relativamente bassa: solo l'1 percento della luce ultravioletta e del vicino infrarosso viene convertita in elettricità. La maggior parte dei pannelli solari commerciali oggi ha un'efficienza compresa tra il 15 e il 20 percento. Ma Lund pensa che la tecnologia dovrebbe raggiungere il 5 percento o più con ulteriori ricerche.
"Stiamo esplorando attivamente percorsi per migliorare l'efficienza migliorando l'efficienza" luminosa ", ampliando la gamma di assorbimento dello spettro infrarosso", scrive Lunt. Dice anche che ottimizzare ulteriormente le interazioni tra le molecole che raccolgono la luce e il materiale trasparente in cui sono incorporate dovrebbe aumentare la quantità di energia raccolta.
Lunt afferma che l'idea di base dei collettori solari luminescenti esiste da decenni. Ma, a differenza di altri progetti, questo lavoro mira a raccogliere luce non visibile. Sostiene che possono essere realizzati utilizzando la lavorazione industriale standard e richiedono solo una piccola quantità di celle solari sul bordo del materiale per raccogliere l'energia otticamente. Ciò significa che dovrebbero essere abbastanza economici da produrre. Il fatto che possano essere installati sull'infrastruttura esistente di edifici e finestre dovrebbe anche ridurre i costi rispetto ai pannelli solari autonomi.
Lunt ritiene tuttavia probabile che la tecnologia verrà mostrata per prima nei piccoli dispositivi elettronici, perché produce già abbastanza energia per alimentare cose come e-reader e finestre intelligenti. Il team ha fondato una società, Ubiquitous Energy, Inc., che sta lavorando alla commercializzazione della tecnologia. Si aspettano di vedere i loro collettori solari trasparenti su edifici ed elettronica mobile entro i prossimi cinque anni.
Il professore non pensa che le potenziali applicazioni si fermino qui, notando che la tecnologia può essere utilizzata su altre superfici di vetro, come i parabrezza delle auto.
"Puoi persino pensare di posizionare questi dispositivi su superfici dove tieni a mantenere determinati aspetti estetici o motivi, come rivestimenti, tessuti o persino cartelloni pubblicitari", scrive Lunt. "Potrebbero essere tutti intorno a noi senza nemmeno sapere che ci sono".
