Il sistema energetico MOST funziona in maniera circolare. Primo, il liquido cattura energia dalla luce solare, in un collettore solare termico sul tetto di un edificio. Quindi viene conservato a temperatura ambiente, portando a minime perdite di energia. Quando l'energia è necessaria, può essere aspirata attraverso il catalizzatore in modo che il liquido si riscaldi. Si prevede che questo calore possa quindi essere utilizzato in, Per esempio, impianti di riscaldamento domestico, dopodiché il liquido può essere rimandato sul tetto per raccogliere più energia, il tutto completamente privo di emissioni, e senza danneggiare le molecole. Credito:Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
Un gruppo di ricerca della Chalmers University of Technology, Svezia, ha fatto grandi passi avanti verso lo sviluppo di una molecola appositamente progettata in grado di immagazzinare l'energia solare per un uso successivo. Questi progressi sono stati presentati in quattro articoli scientifici, l'ultima comparsa in Scienze energetiche e ambientali .
Circa un anno fa, il team di ricerca ha presentato una molecola in grado di immagazzinare energia solare. La molecola, fatto di carbonio, idrogeno e azoto, ha la proprietà unica che quando viene colpito dalla luce del sole, si trasforma in un isomero ricco di energia, una molecola costituita dagli stessi atomi, ma legati insieme in modo diverso.
Questo isomero può quindi essere immagazzinato per l'uso quando l'energia è successivamente necessaria, ad esempio, di notte o in inverno. È in forma liquida ed è adatto per l'uso in un sistema di energia solare, che i ricercatori chiamano il sistema Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST). Nell'ultimo anno, i ricercatori hanno fatto grandi progressi nello sviluppo di MOST.
Il gruppo di ricerca ha sviluppato un catalizzatore per controllare il rilascio dell'energia immagazzinata. Il catalizzatore funge da filtro, attraverso il quale scorre il liquido, creando una reazione che riscalda il liquido di 63 gradi Celsius. Se il liquido ha una temperatura di 20 gradi C quando viene pompato attraverso il filtro, esce dall'altra parte a 83 gradi C. Allo stesso tempo, riporta la molecola alla sua forma originale, in modo che possa essere poi riutilizzato nel sistema di riscaldamento.
"L'energia in questo isomero ora può essere immagazzinata fino a 18 anni. E quando estraiamo l'energia e la usiamo, otteniamo un aumento di calore maggiore di quanto abbiamo osato sperare, " dice il capo del gruppo di ricerca, Kasper Moth-Poulsen, docente presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica.
Il professor Kasper Moth-Poulsen al collettore solare termico, situato sul tetto dell'edificio MC2 presso la Chalmers University of Technology. Credito:Johan Bodell/Chalmers University of Technology
Durante lo stesso periodo, i ricercatori hanno anche imparato a migliorare il design della molecola per aumentare le sue capacità di stoccaggio in modo che l'isomero possa immagazzinare energia fino a 18 anni. Questo è stato un miglioramento cruciale, poiché il focus del progetto è principalmente lo stoccaggio di energia chimica. Per di più, il sistema era precedentemente dipendente dall'uso del toluene chimico infiammabile. Ma ora, i ricercatori hanno trovato un modo per rimuovere il toluene potenzialmente pericoloso e utilizzare invece solo la molecola che immagazzina energia.
Questi progressi significano che il sistema MOST ora funziona in modo circolare. Primo, il liquido cattura energia dalla luce solare, in un collettore solare termico sul tetto di un edificio. Quindi viene conservato a temperatura ambiente, portando a una minima perdita di energia. Quando l'energia è necessaria, può essere aspirata attraverso il catalizzatore in modo che il liquido si riscaldi. Si prevede che tale calore possa poi essere utilizzato negli impianti di riscaldamento domestico, dopodiché il liquido può essere rimandato sul tetto per raccogliere più energia, il tutto completamente privo di emissioni, e senza danneggiare la molecola.
"Abbiamo fatto molti progressi cruciali di recente, e oggi, abbiamo un sistema energetico a emissioni zero che funziona tutto l'anno, " dice Kasper Moth-Poulsen.
Il professor Kasper Moth-Poulsen con in mano un tubo contenente il catalizzatore, davanti alla configurazione del vuoto ultra-alto che è stata utilizzata per misurare il gradiente di rilascio di calore nel sistema di accumulo di energia termica solare molecolare. Credito:Johan Bodell/Chalmers University of Technology
Il collettore solare termico è un riflettore concavo con un tubo al centro. Segue il percorso del sole nel cielo e funziona allo stesso modo di una parabola satellitare, concentrando i raggi del sole nel punto in cui il liquido passa attraverso il tubo. È anche possibile aggiungere un tubo aggiuntivo con acqua normale per combinare il sistema con il riscaldamento dell'acqua convenzionale.
I prossimi passi per i ricercatori sono combinare tutto in un sistema coerente. "C'è ancora molto da fare. Abbiamo appena fatto funzionare il sistema. Ora dobbiamo assicurarci che tutto sia progettato in modo ottimale, " afferma Kasper Moth-Poulsen. Il gruppo è soddisfatto delle capacità di archiviazione, ma si potrebbe estrarre più energia, Kasper crede. Spera che il gruppo di ricerca raggiunga a breve un aumento della temperatura di almeno 110 gradi Celsius e pensa che la tecnologia potrebbe essere in uso commerciale entro 10 anni.
