Illuminare il cammino verso una rivoluzione dell’energia solare Ricercatori spagnoli e americani hanno identificato un materiale che potrebbe rendere disponibile l’energia solare in qualsiasi momento del giorno o della notte. Energia © Photographer Lili, Shutterstock Un gruppo di ricercatori spagnoli e americani ritengono di aver identificato un materiale che potrebbe rendere disponibile in futuro l’energia solare in qualsiasi momento del giorno e o della notte ad un minor costo rispetto alle tecnologie a batteria elettrica. Grazie al sostegno di una borsa di ricerca Marie Skłodowska-Curie, la ricercatrice Emanuela Mastronardo ha vagliato 24 perovskiti, materiali con la stessa struttura cristallina dell’ossido di calcio e titanio minerale. Dopo averne selezionata una quale miglior candidato per immagazzinare energia solare ad elevate temperature, la ricercatrice l’ha sottoposta a prove di laboratorio su reattore. «I risultati sono incredibilmente incoraggianti», racconta Mastronardo, supervisionata durante il progetto SESPer da Juan M. Coronado del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Mastronardo ha pubblicato uno studio in qualità di co-autrice sul Journal of Materials Chemistry A per condividere i risultati. Ha scelto di concentrarsi sulle perovskiti perché ritiene che siano cruciali per offrire una nuova generazione di impianti a concentrazione di energia solare (CPS) in grado di convertire in maniera più efficiente il calore in elettricità e di immagazzinare ed erogare energia su richiesta, quando il sole è assente, attraverso sistemi di stoccaggio dell’energia termica. «Vi sono valide ragioni per progettare sistemi di stoccaggio del calore ad alta temperatura», spiega. «Le perovskiti sono candidati ideali per funzionare alle condizioni di questi futuri impianti grazie alla loro stabilità termica e risposta rapida». Campionatura della crosta terrestre Fino ad oggi, molte ricerche sui vari tipi di perovskiti si sono concentrate su quelle che contenevano terre rare, il che le rende candidati costosi per un uso su vasta scala. Per questo Mastronardo e un team di cinque ricercatori ha scelto di studiare elementi abbondanti nella crosta terrestre, scoprendo la combinazione adatta di calcio, ferro e manganese. I ricercatori hanno misurato la sua capacità di immagazzinamento del calore utilizzandone 500 mg, successivamente hanno eseguito dei test su reattore con circa 50 g di materiale. «I test su reattore in laboratorio hanno prodotto risultati molto positivi», racconta Coronado. «Il materiale ha mostrato la stessa capacità di stoccaggio quando funzionava su scala in grammi in un reattore più realistico, rispetto alle prove iniziali per determinare le proprietà termodinamiche eseguite su scala inferiore». «Promette molto bene per le future progettazioni e sviluppi di impianti a energia solare», aggiunge. Il potere dello stoccaggio termochimico Il finanziamento dell’UE ha permesso al team del CSIC specializzato nello stoccaggio termochimico del calore, di collaborare con gli ingegneri solari dell’Istituto per l’energia IMDEA, in Spagna e della Northwestern University negli Stati Uniti, che hanno apportato ulteriori competenze e le apparecchiature necessarie a sviluppare le perovskiti. Il prossimo passaggio per la perovskite identificata per l’uso commerciale negli impianti solari sarà quello di testarla in applicazioni reali usando centinaia di grammi e poi tonnellate di materiale. La stabilità del materiale dovrà essere testata per verificare se è in grado di sopportare oltre 1 000 cicli, avendo resistito 80 ore durante il progetto SESPer. Tuttavia, Mastronardo e Coronado sono già ottimisti e ritengono che il materiale abbia le potenzialità per fornire sistemi di stoccaggio termochimico molto più potenti da immettere sul mercato, rivoluzionando il settore energetico. «Prevediamo che questa tecnologia raggiunga il mercato entro un decennio», aggiunge Coronado. «Questi sistemi potrebbero ampiamente contribuire agli obiettivi verdi europei rendendo disponibile l’energia solare in qualsiasi momento e ad un costo inferiore rispetto alle tecnologie a batteria elettrica». Parole chiave SESPer, sistemi di stoccaggio dell’energia termica, concentrazione di energia solare, perovskiti, energia su richiesta
