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Riciclare la luce e creare energia elettrica per sensori e piccoli gadget

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La nuova eco-sfida: riciclare la luce elettrica. È la proposta che arriva da uno studio pubblicato su Nature: una nuova generazione di celle fotoelettriche permetterà di alimentare piccoli apparecchi sfruttando l’illuminazione artificiale delle nostre case.

Emissioni zero. È questo, probabilmente, lo slogan del futuro, perché secondo molti esperti per dare una speranza al pianeta dobbiamo trasformarci in una low carbon society: una civiltà capace di limitare al minimo il ricorso a carbone, petrolio e altri combustibili fossili. Per riuscirci dovremo puntare ovviamente sulle energie rinnovabili, prima tra tutte il fotovoltaico: una tecnologia già estremamente diffusa in ambienti esterni e opportunamente soleggiati, ma che in futuro potrebbe trovare applicazione anche all’interno delle nostre case. A suggerirlo è uno studio nato da una collaborazione tra ricercatori svizzeri, cinesi e svedesi, che sulle pagine di Nature Photonics presenta una nuova tecnologia con cui realizzare celle fotovoltaiche ottimizzate per l’utilizzo indoor, che in futuro potrebbero aiutare a riciclare la luce con cui illuminiamo le nostre case per alimentare sensori e altri piccoli dispositivi domestici.

Una tecnologia che ha alcuni vantaggi, tra cui una maggiore facilità di produzione e la possibilità di utilizzare diversi mix di coloranti per modificare la lunghezza d’onda della luce a cui è sensibile il dispositivo. Ma che presenta anche alcuni limiti importanti, non ultimo una minore efficienza rispetto alle celle solari in silicio.

Questo però nelle normali condizioni di utilizzo dei pannelli solari, cioè all’aperto, in piena luce. All’interno di un appartamento la situazione è molto differente: l’intensità della luce è estremamente ridotta, e visto che è prodotta da lampadine e altre fonti artificiali si concentra principalmente nello spettro visibile.

Con le dovute migliorie tecniche, le celle di Grätzel sembrano perfette per operare proprio in queste condizioni. Il dispositivo presentato su Nature è infatti più economico ed efficace dei modelli precedenti, e modificando la sensibilità dei pigmenti a differenti lunghezze d’onda può essere ottimizzato per l’utilizzo indoor. Per assicurarsene, gli autori della ricerca hanno impostato la sensibilità delle loro celle sulle lunghezze d’onda comprese tra 350 e 650 nanometri (la luce visibile va dai 400 ai 700), e hanno confrontato la loro tecnologia fotovoltaica con alcuni dei modelli più diffusi, sia all’esterno che all’interno.

All’aperto il confronto è risultato impietoso: la cella di Grätzel arriva a una efficienza energetica dell’11%, mentre una al silicio supera abbondantemente il 20%. Indoor però la situazione cambia drasticamente. La cella di Grätzel arriva a una efficienza del 29%, lasciandosi alle spalle anche una delle tecnologie più all’avanguardia, le cosiddette celle all’arseniuro di gallio (solitamente riservate alle missioni spaziali per via del prezzo), che non supera il 20% di efficienza.

Quanta energia si può produrre con le celle di Grätzel di nuova generazione? Un pannello di un paio di centimetri quadrati è sufficiente per alimentare un sensore, riciclando unicamente la luce artificiale con cui illuminiamo le nostre case. E se ingrandiamo il pannello fino alle dimensioni di uno smartphone medio la produzione di energia raggiunge circa i 30milliwatts. Non molto, ammettono gli autori, ma abbastanza per le necessità di molti piccoli gadget e apparecchi che utilizziamo quotidianamente nelle nostre case.

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