Energia dalla pioggia: ecco i panneli triboelettrici
Accoppiare al fotovoltaico sui tetti dei pannelli in grado di produrre energia dalla pioggia, questa l’idea davvero ricca di suggestione che potrebbe divenire realtà con nuovi pannelli triboelettrici domestici. (Fonte immagine copertina: iEnergy, Tsinghua University Press)
Un’idea non nuova, quella di produrre energia elettrica dalla pioggia, che oggi può avvalersi della nuova tecnologia dei nanogeneratori triboelettrici TENG. Si tratta di dispositivi capaci di convertire l’energia meccanica esterna in elettricità attraverso l’effetto triboelettrico e l’induzione elettrostatica.
Nello specifico si tratta di D-TENG (droplet-base, ossia basati sulle gocce d’acqua) capaci di sfruttare il contatto tra un solido e un liquido anziché tra due solidi. Piccoli impianti efficienti in grado di sfruttare efficacemente anche l’energia delle onde e di altre forme di contatto solido-liquido, su cui la ricerca si sta concentrando molto. Una tecnologia, quella dei D-TENG che ha ancora una evidente limitazione tecnica, dal momento che quando i pannelli sono collegati assieme, si riduce la potenza complessiva.
Per scavalcare il problema un gruppo di ricercatori cinesi, guidati dalla Tsinghua University di Shenzhen, ha messo a punto una struttura più razionale e “simile a un pannello solare”, per eliminare l’influenza reciproca delle singole unità di generazione, massimizzando la produzione.
il professor Zong Li della Tsinghua University
“Sebbene i D-TENG abbiano una potenza di uscita istantanea estremamente elevata, è ancora difficile per un singolo generatore fornire continuamente energia per apparecchiature elettriche a livello di megawatt. Pertanto, è molto importante realizzare l’utilizzo simultaneo di più D-TENG. Prendendo come riferimento la progettazione di pannelli fotovoltaici in cui più unità di generazione sono collegate in parallelo per alimentare il carico, proponiamo un metodo semplice ed efficace per la raccolta dell’energia delle gocce di pioggia”.
Quando più nanogeneratori triboelettrici basati sulle goccioline sono collegati tra loro, si verifica una capacità di accoppiamento involontaria tra l’elettrodo superiore e l’elettrodo inferiore dei pannelli. Un fenomeno questo che riduce la potenza in uscita dalla installazione. Per ridurne l’effetto rendendo ogni unità di generazione di energia indipendente l’una dall’altra, i ricercatori hanno utilizzato un particolare schema a ponte con elettrodo inferiore diviso in tante unità. La struttura a piastre adottata potrebbe essere facilmente installata su edifici con tetti in pendenza.
Venendo al funzionamento, quando una goccia di pioggia cade sulla superficie del modulo, la gocciolina si carica positivamente e la superficie del pannello negativamente. Come spiega lo stesso Li “La quantità di carica generata da ciascuna goccia è piccola e la carica superficiale si dissiperà gradualmente. Ma dopo molto tempo le cariche sulla superficie si accumuleranno gradualmente fino alla saturazione. A questo punto, il tasso di dissipazione della carica superficiale sarà bilanciato con la quantità di carica generata da ogni impatto della gocciolina”.
La potenza di picco raggiunta dal team è stata di 200 W per metro quadrato.
I risultati della ricerca “Rational TENG arrays as a panel for harvesting large-scale raindrop energy” sono stati pubblicati su iEnergy.
