Un dispositivo termoelettrico economico sfrutta il freddo dello spazio senza apporto di calore attivo, generazione di elettricità che di notte alimenta un LED, i ricercatori riportano il 12 settembre sulla rivista Joule .

"Sorprendentemente, il dispositivo è in grado di generare elettricità di notte, quando le celle solari non funzionano, ", afferma l'autore principale Aaswath Raman, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università della California, Los Angeles. "Oltre l'illuminazione, riteniamo che questo potrebbe essere un approccio ampiamente abilitante alla generazione di energia adatto a località remote, e ovunque sia necessaria la generazione di energia di notte."

Mentre le celle solari sono una fonte efficiente di energia rinnovabile durante il giorno, attualmente non esiste un approccio rinnovabile simile per generare energia di notte. Le luci solari possono essere dotate di batterie per immagazzinare l'energia prodotta nelle ore diurne per l'uso notturno, ma l'aggiunta fa aumentare i costi.

Il dispositivo sviluppato dagli scienziati Wei Li e Shanhui Fan di Raman e della Stanford University elude i limiti dell'energia solare sfruttando il raffreddamento radiativo, in cui una superficie rivolta verso il cielo cede il suo calore all'atmosfera sotto forma di radiazione termica, perdendo un po' di calore nello spazio e raggiungendo una temperatura più fresca dell'aria circostante. Questo fenomeno spiega come si formi la brina sull'erba durante le notti sopra lo zero, e lo stesso principio può essere utilizzato per generare elettricità, sfruttare le differenze di temperatura per produrre elettricità rinnovabile di notte, quando la domanda di illuminazione raggiunge i picchi.

Raman e colleghi hanno testato il loro generatore termoelettrico a basso costo su un tetto a Stanford, California, sotto un limpido cielo di dicembre. Il dispositivo, che consiste in un involucro in polistirene rivestito in mylar alluminato per ridurre al minimo le radiazioni termiche e protetto da una copertura antivento trasparente agli infrarossi, seduto su un tavolo un metro sopra il livello del tetto, prelevando calore dall'aria circostante e rilasciandolo nel cielo notturno attraverso un semplice emettitore nero. Quando il modulo termoelettrico è stato collegato a un convertitore boost di tensione e un LED bianco, i ricercatori hanno osservato che alimentava passivamente la luce. Hanno ulteriormente misurato la sua potenza in sei ore, scoprendo che ha generato fino a 25 milliwatt di energia per metro quadrato.

Poiché il raffreddatore radiativo è costituito da un semplice disco di alluminio rivestito di vernice, e tutti gli altri componenti possono essere acquistati dallo scaffale, Raman e il team ritengono che il dispositivo possa essere facilmente ridimensionato per un uso pratico. La quantità di elettricità generata per unità di superficie rimane relativamente piccola, limitando per ora le sue applicazioni diffuse, ma i ricercatori prevedono che può essere reso venti volte più potente con una migliore ingegneria, ad esempio sopprimendo l'aumento di calore nel componente di raffreddamento radiativo per aumentare l'efficienza dello scambio termico, e il funzionamento in un ambiente più caldo, clima più secco.

"Il nostro lavoro mette in evidenza le numerose opportunità rimanenti per l'energia sfruttando il freddo dello spazio esterno come risorsa di energia rinnovabile, " dice Raman. "Pensiamo che questo costituisca la base di una tecnologia complementare a quella solare. Mentre la potenza in uscita sarà sempre sostanzialmente inferiore, può funzionare a ore in cui le celle solari non possono".