Pannelli solari come le piante: seguono il movimento del Sole e producono più energia

Analogamente a quanto accade nelle piante, un nuovo algoritmo permetterà ai pannelli solari di regolare il risparmio energetico relativo al loro movimento in base alle quantità di luce e ombra.

(rifaidate.it)

Pensate ai girasoli. Sono piante affascinanti che si muovono piuttosto velocemente rispetto  alle altre, ma la cosa affascinante è che l’energia spesa per seguire la direzione dei raggi solari è inferiore a quella guadagnata attraverso la fotosintesi. Da molti anni l’uomo è in grado di riprodurre ciò che la natura ha creato (in questo caso), ma fino a poco tempo fa lo era solo in parte, riuscendo solo a ottenere un guadagno energetico relativamente scarso. Le cose sono cambiate quando un gruppo di ricercatori del Politecnico di Zurigo, sotto la guida del professor Arno Shluter, ha deciso di porre fine al problema. Il risultato dei loro sforzi è stato premiato con il brevetto di un nuovo tipo di impianto fotovoltaico capace di risparmiare energia per la rotazione dei pannelli con una resa pari al 50% in più.

Come funziona il nuovo tipo di impianto?

Il sistema è costituito da un gruppo di facciate regolabili singolarmente, ciascuna delle quali produce in un anno più energia di quanto consumi. Un elemento robotico morbido consente invece ai pannelli di inclinarsi verticalmente o orizzontalmente a seconda della direzione dei raggi solari. Ma questo non sono in grado di farlo anche i modelli precedenti? Sì, ma l’innovazione sta nell’aver inserito all’interno del meccanismo un sistema di bloccaggio. La forza di quest’ultimo è tale che con il minimo dispendio di energia il pannello resta impassibile anche dinanzi alle tempeste. i pannelli sono stati messi alla prova nel Campus Honggerberg di Zurigo, mostrando di essere capaci di produrre di produrre circa il 50% in più di energia rispetto ai pannelli solari statici. Ma le novità non finiscono qui: i pannelli intelligenti sono anche in grado di regolare la quantità di luce e calore da trasmettere all’edificio, facendo sì che i proprietari evitino ulteriori sprechi di energia. Tutto sta in un particolare algoritmo che permette al sistema centrale di apprendere le informazioni tramite dei sensori per poi rielaborarle sotto forma di istruzioni.

Particolare del nuovo sistema di pannelli intelligenti (repubblica.it)

Le analogie con il mondo vegetale

Un risultato così importante da un punto di vista energetico e ambientale è resto sminuito da quanto la natura ha fatto miliardi di anni fa con i tropismo. Quest’ultimo è definito come una reazione di orientamento provocata da agenti chimici o fisici. Nel caso delle piante abbiamo a che fare soprattutto con l’eliotropismo: gli organismi vegetali tendono infatti a orientare e proprie foglie perpendicolarmente ai raggi solari, mentre le radici preferiscono restare più all’ombra possibile.

Tutto ciò favorisce sia un corretto assorbimento delle sostanze nutritive dal terreno, che resta umido perchè riparato dal Sole grazie alle foglie, sia lo svolgimento della fotosintesi clorofilliana.

Come funziona un pannello solare?

Innanzi tutto è bene specificare che sono due le tecnologie che sfruttano l’energia del Sole: il Fotovoltaico e il Solare Termico.

Il pannello solare fotovoltaico utilizza l’energia del Sole per produrre energia elettrica e abbassare la bolletta della luce. Si può trovare sui tetti delle case, è piano, di colore scuro e si può riconoscere perché diviso in quadratini dal bordo argentato all’interno. Il funzionamento non è semplicissimo, ma si può riassumere brevemente: in pratica i fotoni eccitano gli elettroni di alcuni atomi presenti sulla griglia facendo sì che essi fuoriescano dai loro orbitali finendo su una lastra metallica che li dirotta in un circuito.

Il pannello solare termico, invece, utilizza l’energia del sole per produrre energia termica, a sua volta utilizzata per riscaldare l’acqua a una temperatura variabile. Questo pannello viene utilizzato sia per l’integrazione con il riscaldamento dell’edificio, che per quella dell’acqua calda sanitaria ed è costituito da: un assorbitore di luce solare (una lastra in alluminio o rame su cui viene depositato il materiale che serve ad assorbire l’energia), una lastra di vetro trasparente (posta sopra all’assorbitore) e un telaio, in alluminio, che serve per contenere il materiale di cui è costituito il pannello.
L’energia del sole, passando attraverso il vetro, incontra l’assorbitore, il quale, scaldandosi, trasferisce il calore al fluido termovettore che scorre nei tubi sotto lo stesso.
Questo calore serve per riscaldare l’acqua contenuta nel bollitore. Il fluido (detto glicole) è solitamente acqua mista ad antigelo, soluzione resistente al freddo invernale senza rischio di congelamento.

Funzionamento di un impianto solare termico (residenziale.viessmannitalia.it)

La fotosintesi in breve

Servirebbero pagine intere pe descrivere i processi e le reazioni che avvengono durante la fotosintesi, chi studia biologia può confermare. Tuttavia, al fine di paragonare tali processi al funzionamento dei pannelli solari, basterà semplicemente descriverla in breve.

Innanzitutto il processo trasforma la radiazione luminosa in energia chimica e non in energia termica o elettrica come fanno invece i pannelli solari. L’intero processo serve a convertire l’acqua e l’anidride carbonica in glucosio producendo ossigeno come sostanza di scarto. L’energia è dunque usata per assemblare gli zuccheri necessari alla pianta e senza i quali “morirebbe di fame”. Al contrario dei pannelli, inoltre, il processo avviene anche in assenza di luce. Si possono distinguere, infatti, due tipi di fasi: quella luminosa e quella oscura. La prima avviene in presenza di luce e, mediante l’assorbimento dei fotoni e partendo dalle molecole di acqua, produce ATP (da ADP) e NADPH (da NADP+), molecole utili al trasporto dell’energia. Durante la fase oscura, attraverso il ciclo di Calvin, l’energia presente nelle suddette molecole converte il diossido di carbonio in glucosio.

(slideplayer.it)

Come abbiamo potuto osservare partendo dal semplice esempio dei pannelli solari, possiamo imparare ancora molto dalla natura e prendere ispirazione da essa per progredire verso un mondo più ecosostenibile. Le risorse non mancano e lo stesso vale per le menti brillanti celate dieto ogni scoperta. Ma se ognuno di noi, nel frattempo, cercasse di evitare sprechi e di inquinare il pianeta, sicuramente trarremmo benefici forse anche migliori della produzione di energia pulita.

 

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