Nuovi tessuti che immagazzinano energia solare

Quando si pensa all’energia solare, la prima cosa che viene in mente sono probabilmente campi sterminati di pannelli fotovoltaici, o sistemi domestici più ridotti installati sopra le tegole. Ma i dispositivi oggi in grado di immagazzinare e trasformare l’energia del sole non sono solo per i tetti: esistono anche i tessuti
Da qualche anno a questa parte sono allo studio degli scienziati nuovi tessuti che immagazzinano energia solare. Presto, tutti gli oggetti fatti di fibre intrecciate tra loro, dalle scarpe da ginnastica agli ombrelloni per il mare, potrebbero essere in grado di catturare l’energia del sole e trasformarla in energia elettrica.

Le caratteristiche dei tessuti che immagazzinano energia solare

Ecco qualche esempio. Marianne Fairbanks, una designer di tessuti, e Trisha Andrew, un professore di chimica organica presso l’Università del Massachusetts-Amherst, hanno collaborato per rendere il tessuto solare – inventato per la prima volta 15 anni fa – un po’ più efficiente. Hanno creato uno strato di tessuto rivestito di polimeri che assorbono la luce e conducono l’elettricità, che può essere applicato a qualsiasi altro tipo di tessuto. Uno scampolo di quattro metri quadrati per quattro di stoffa è in grado di generare energia sufficiente per caricare completamente uno smartphone.

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A differenza degli altri sistemi oggi conosciuti per utilizzare le energie alternative, i tessuti sono indubbiamente molto più portatili e leggeri. Potrebbero essere stesi nel deserto o sui campi per applicazioni mediche o militari, in un modo così semplice che i grandi e pesanti pannelli solari non potrebbero mai imitare. Il duo sta lavorando alla creazione di prodotti a energia solare finalmente commercializzabili, come guanti, tende, e altri attrezzi che si usano all’aperto.

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Ma le novità nel campo dei tessuti che immagazzinano energia solare non finiscono qui. Nel frattempo, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno recentemente sviluppato un diverso tessuto di lana in grado di immagazzinare non solo l’energia solare, ma anche quella eolica. Chi immaginava che il settore delle energie rinnovabili potesse diventare così competitivo proprio grazie ad oggetti di uso quotidiano come i tessuti?

Tessuti che immagazzinano l’energia meccanica

I tessuti in grado di generare elettricità dall’energia cinetica e dal movimento sono stati studiati per la prima volta alcuni anni fa. Ora i ricercatori della Georgia Institute of Technology si sono spinti oltre e sono arrivati allo sviluppo di un tessuto in grado di immagazzinare contemporaneamente l’energia solare e quella meccanica.

La combinazione di due tipi di produzione di energia elettrica in un unico tessuto spiana la strada per lo sviluppo di capi che potrebbero essere usati per alimentare dispositivi come smartphone o sistemi di posizionamento globale –  GPS – in qualsiasi zona del mondo, anche la più remota.

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“Questo tessuto ad alimentazione ibrida presenta una nuova soluzione per i dispositivi di ricarica, utilizzando qualcosa di molto semplice come il vento che soffia in una giornata di sole”, ha detto Zhong Lin Wang, professore alla Georgia Tech School of Materials Science and Engineering.

Per creare il tessuto, la squadra di Wang ha utilizzato una macchina tessile commerciale al fine di tessere insieme le celle solari costruite da fibre di polimeri leggeri con nanogeneratori triboelettrici a base di fibre.

Come funziona la lana che immagazzina l’energia meccanica

I nanogeneratori triboelettrici usano una combinazione dell’effetto triboelettrico e dell’induzione elettrostatica per generare una piccola quantità di energia elettrica da un movimento meccanico, come la rotazione, lo scorrimento o le vibrazioni.

Wang prevede che il nuovo tessuto, che ha uno spessore di 320 micrometri, realizzato con fili di lana, potrebbe essere integrato in tende o capi di abbigliamento. Questo tessuto è dunque altamente flessibile, traspirante, leggero e adattabile a diversi utilizzi.

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I nanogeneratori triboelettrici a base di fibre catturano l’energia prodotta quando alcuni materiali si caricano elettricamente dopo che entrano in movimento a contatto con un materiale diverso. Per la parte del tessuto invece dedicata all’immagazzinamento dell’energia solare, la squadra di Wang usato fotoanodi realizzati in modo filiforme che potrebbero essere intessuti con altre fibre.

“L’ossatura principale del tessuto è fatta di materiali polimerici comunemente usati che sono poco costosi da realizzare e rispettosi dell’ambiente”, ha detto Wang. “Gli elettrodi sono realizzati anche attraverso un processo a basso costo, il che rende possibile una produzione su larga scala.”

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In uno dei suoi esperimenti, la squadra di Wang ha utilizzato un tessuto della dimensione di un foglio di carta da ufficio, collegato ad un’asta come una bandierina colorata. Abbassando i finestrini di una macchina e lasciando la bandiera al vento, i ricercatori sono stati in grado di generare un significativo quantitativo di energia da una macchina in movimento in una giornata nuvolosa. I ricercatori hanno anche misurato l’output di un pezzo da 4 o 5 centimetri, che comporta un condensatore commerciale da 2 mF a 2 volt al minuto sotto la luce del sole e il movimento.

“Questo indica che il tessuto ha una capacità di lavorare anche in un ambiente difficile”, ha detto Wang.

Mentre i primi test indicano che il tessuto può resistere ad un uso ripetuto, le successive ricerche saranno indirizzate verso una sua durata a lungo termine. Le prossime tappe includono anche l’ottimizzazione ulteriore del tessuto per usi industriali, tra cui lo sviluppo di un corretto incapsulamento per proteggere i componenti elettrici da pioggia e umidità.

La strada verso la produzione di dispositivi hi-tech e tessuti che immagazzinano l’energia solare e quella meccanica è dunque ormai spianata. Solo alcune fasi dello studio devono ancora essere messe a punto prima che queste innovazioni entrino a far parte della vita di tutti i giorni e rivoluzionino il nostro modo di pensare le energie rinnovabili.

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