Questo foglio bionico genera più elettricità dei pannelli solari

I ricercatori dell’Imperial College di Londra hanno inventato una nuova struttura a forma di foglia in grado di raccogliere e generare energia solare fotovoltaica e produrre acqua dolce, imitando il processo che avviene nelle piante reali.
Soprannominata “PV Sheet”, l’innovazione “utilizza materiali a basso costo che potrebbero ispirare una nuova generazione di tecnologie di energia rinnovabile”.
Gli studi hanno dimostrato che le foglie fotovoltaiche “possono generare oltre il 10% in più di elettricità rispetto ai pannelli solari convenzionali, che disperdono fino al 70% dell’energia solare nell’ambiente”.
Se utilizzata in modo efficace, l’invenzione potrebbe anche produrre oltre 40 miliardi di metri cubi di acqua dolce all’anno entro il 2050.
"Questo design innovativo ha un grande potenziale per migliorare significativamente le prestazioni dei pannelli solari fornendo al tempo stesso convenienza e praticità", ha affermato il dottor Qian Huang, ricercatore emerito presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e autore del nuovo studio.
Le foglie artificiali sono progettate per eliminare la necessità di pompe, ventilatori, scatole di controllo e costosi materiali porosi.Fornisce inoltre energia termica, si adatta alle diverse condizioni solari e tollera la temperatura ambiente.
“L’implementazione di questo design innovativo del foglio può aiutare ad accelerare la transizione energetica globale affrontando due urgenti sfide globali: la crescente domanda di energia e acqua dolce”, ha affermato Christos Kristal, capo del Clean Energy Processes Laboratory e autore dello studio.Ha detto Markides.
Le foglie fotovoltaiche si basano su foglie vere e imitano il processo di traspirazione, consentendo alla pianta di trasferire l'acqua dalle radici alle punte delle foglie.
In questo modo, l’acqua può muoversi, distribuirsi ed evaporare attraverso le foglie fotovoltaiche, mentre le fibre naturali imitano i fasci venosi delle foglie e l’idrogel imita le cellule di una spugna per rimuovere efficacemente il calore dalle celle solari fotovoltaiche.
Nell’ottobre 2019, un team di scienziati dell’Università di Cambridge ha sviluppato una “foglia artificiale” in grado di produrre un gas puro chiamato gas di sintesi utilizzando solo luce solare, anidride carbonica e acqua.
Poi, nell’agosto 2020, i ricercatori della stessa istituzione, ispirati dalla fotosintesi, hanno sviluppato “foglie artificiali” galleggianti che possono utilizzare la luce solare e l’acqua per produrre carburante pulito.Secondo i rapporti dell’epoca, questi dispositivi autonomi sarebbero abbastanza leggeri da galleggiare e costituirebbero un’alternativa sostenibile ai combustibili fossili senza occupare terreno come i tradizionali pannelli solari.
Le foglie possono essere la base per abbandonare i combustibili inquinanti e passare a opzioni più pulite ed ecologiche?
La maggior parte dell'energia solare (>70%) che colpisce un pannello fotovoltaico commerciale viene dissipata sotto forma di calore, con conseguente aumento della temperatura operativa e un significativo deterioramento delle prestazioni elettriche.L'efficienza energetica dei pannelli fotovoltaici commerciali è generalmente inferiore al 25%.Qui dimostriamo il concetto di una lama fotovoltaica di poligenerazione ibrida con una struttura di traspirazione biomimetica realizzata con materiali ecologici, economici e ampiamente disponibili per un efficace controllo passivo della temperatura e la poligenerazione.Abbiamo dimostrato sperimentalmente che la traspirazione biomimetica può rimuovere circa 590 W/m2 di calore dalle celle fotovoltaiche, ridurre la temperatura delle celle di circa 26°C a un'illuminazione di 1000 W/m2 e comportare un relativo aumento dell'efficienza energetica del 13,6%.Inoltre, le pale fotovoltaiche possono utilizzare sinergicamente il calore recuperato per generare ulteriore calore e acqua dolce allo stesso tempo in un singolo modulo, aumentando notevolmente l'efficienza complessiva di utilizzo dell'energia solare dal 13,2% a oltre il 74,5% e generando oltre 1,1 l/h. ./m2 di acqua pura.