Dimentica i pannelli solari. Arrivano i pannelli antipioggia

In una svolta potenzialmente rivoluzionaria nella raccolta di energia, i ricercatori hanno trovato un modo per catturare, immagazzinare e utilizzare l’energia elettrica generata dalle gocce di pioggia che cadono, il che potrebbe portare allo sviluppo di pannelli antipioggia che generano energia sui tetti.

I precedenti tentativi di generare energia dalla pioggia debole si sono scontrati con ostacoli tecnici specifici che spesso sembravano impossibili da superare, ma i ricercatori dietro questo nuovo metodo affermano di aver trovato una soluzione che potrebbe finalmente rendere tali pannelli pluviali altrettanto popolari, se non di più, di pannelli solari.

Gli ingegneri conoscono da tempo le potenziali capacità di generazione di energia delle gocce di pioggia cadute. L’idea è già in applicazioni pratiche come le dighe idroelettriche e i sistemi di raccolta dell’energia del moto ondoso, dove il movimento dell’acqua genera elettricità.

Tuttavia, gli sforzi per raccogliere energia dalle gocce di pioggia che cadono hanno dovuto affrontare un ostacolo tecnico che ha reso il concetto inefficiente e poco pratico. Utilizzando qualcosa chiamato nanogeneratore triboelettrico (TENG), gli ingegneri possono raccogliere la piccola ma misurabile quantità di elettricità generata da una goccia di pioggia che cade, ma come ci si potrebbe aspettare, la quantità di energia per goccia di pioggia è incredibilmente piccola.

In tecnologie come i pannelli solari (o anche i “pannelli antisolari notturni” precedentemente trattati nel Debrief), un problema simile viene superato combinando una serie di singole celle solari in un unico circuito, ottenendo un pannello completo di celle in grado di raccogliere una maggiore quantità di energia insieme. Sfortunatamente, questo semplicemente non funziona per le singole celle di raccolta dell'energia delle gocce di pioggia a causa di un fenomeno chiamato "capacità di accoppiamento" che si verifica tra gli elettrodi superiore e inferiore di ciascuna cella. Di conseguenza, la perdita di potenza è troppo grande da cella a cella, rendendo apparentemente impossibile l’idea di costruire un vero e proprio pannello antipioggia.

Ora, un team di ricercatori afferma di aver trovato un design e una configurazione che riducono notevolmente il problema della capacità di accoppiamento e che, secondo loro, potrebbero rendere i pannelli pluviali per la raccolta di energia una realtà pratica.

“Sebbene i D-TENG abbiano una potenza di uscita istantanea ultraelevata, è ancora difficile per un singolo D-TENG fornire continuamente energia per apparecchiature elettriche a livello di megawatt. Pertanto, è molto importante realizzare l’utilizzo simultaneo di più D-TENG”, ha affermato Zong Li, uno degli autori del metodo proposto e professore presso la Tsinghua Shenzhen International Graduate School. “Riferendosi alla progettazione di pannelli solari in cui più unità di generazione di energia solare sono collegate in parallelo per alimentare il carico, stiamo proponendo un metodo semplice ed efficace per la raccolta di energia dalle gocce di pioggia”.

Per rendere il loro sistema in grado di superare il problema della capacità di accoppiamento, Li e il suo team hanno proposto qualcosa chiamato “generatori di array di ponti” che utilizzano elettrodi di array inferiori per mantenere le celle funzionanti separatamente riducendo la capacità.

Pubblicato sulla rivista iEnergy, il processo sembra promettente, offrendo un nuovo modo di disporre le singole celle in una serie in grado di raccogliere e immagazzinare l’energia per usi pratici.

“Quando la gocciolina cade sulla superficie del pannello, chiamata superficie FEP, la gocciolina si carica positivamente e la superficie FEP si carica negativamente”, spiega il comunicato stampa che annuncia la ricerca. Questa carica, spiega Li, è così piccola che dopo un certo periodo di tempo inizierà a dissiparsi, portando alla perdita di energia. Tuttavia, aggiungendo i nuovi generatori di array di ponti alla formula, affermano di aver superato questo problema.

“Dopo un lungo periodo in superficie, le cariche sulla superficie del FEP si accumuleranno gradualmente fino alla saturazione”, ha affermato Li. "A questo punto, il tasso di dissipazione della carica superficiale del FEP è bilanciato con la quantità di carica generata da ciascun impatto della gocciolina."

Dopo il successo iniziale, Li e il team hanno provato diversi generatori di array di ponti, diverse dimensioni di sottoelettrodi e hanno persino sperimentato variando le dimensioni del pannello stesso. Secondo i ricercatori, l’aumento dello spessore della superficie FEP “ha portato a una diminuzione della capacità di accoppiamento pur mantenendo la densità di carica superficiale, entrambi i quali potrebbero migliorare le prestazioni del generatore di array di ponti”.