La nuova tecnologia proof-of-concept utilizza cristalli di quarzo sintetico per intrappolare l’energia solare ad elevate temperature. Dimostra tutto il suo potenziale nel fornire energia pulita alle industrie di carbonio per la produzione di metalli, cemento e prodotti chimici. La produzione di materiali come vetro, acciaio e ceramica richiede temperature superiori a 1.000°C, un gradino attualmente raggiungibile solo bruciando combustibili fossili. Queste industrie manifatturiere rappresentano quasi un quarto del consumo energetico mondiale.
Energia solare: per la prima volta un dispositivo potrebbe sostituire l’uso dei combustibili fossili
Gli esperti hanno già provato ad utilizzare l’energia solare per alimentare queste industrie intrappolando e concentrando la luce solare con una serie di migliaia di specchi che inseguono il sole. I risultati a lungo termine non sembrano così promettenti. Il nuovo dispositivo, costruito attaccando cristalli di quarzo sintetico ad un disco di silicio, sfrutta un fenomeno chiamato effetto trappola termica. Il principio di funzionamento è che i materiali opachi – in questo caso il silicio utilizzato – esposti alla radiazione solare la assorbono in superficie e la trasferiscono all’interno per conduzione. Mentre i materiali semitrasparenti lasciano penetrare la luce solare.
Abbinando opportunamente i materiali semitrasparenti con un’appropriata fonte di radiazione energetica, è possibile raggiungere temperature più elevate nella maggior parte del materiale rispetto alla superficie esposta alla radiazione solare. In altre parole, si crea una vera e propria trappola termica. Quando i ricercatori, che si sono occupati di questa scoperta, hanno esposto il dispositivo a un flusso di energia equivalente alla luce proveniente da 136 soli, un’estremità dei dispositivi ha raggiunto 1.050°C e l’altra 600°C.
I ricercatori stanno attualmente ottimizzando l’effetto della trappola termica e studiando nuovi casi d’uso. Potrebbero essere raggiunte temperature ancora più elevate. “Questo studio contribuisce allo sviluppo di ricevitori solari più efficienti, riducendo l’uso di combustibili fossili. Per motivare davvero l’adozione da parte delle aziende, dobbiamo dimostrare la fattibilità in termini economici e i vantaggi di questa tecnologia su larga scala”.