La termofotovoltaica (TPV) rappresenta una delle frontiere più promettenti della sostenibilità, sfruttando tecnologie che convertono il calore in energia elettrica. Questo sistema non si limita ai tradizionali impianti solari: le fonti di calore possono includere reazioni chimiche, come la combustione di gas naturale o idrogeno, processi nucleari o persino resistenze elettriche e dispositivi a induzione. In particolare, il calore generato da processi industriali inquinanti potrebbe essere riutilizzato per produrre energia pulita, contribuendo a ridurre l’impatto ambientale.
Il funzionamento del sistema TPV si basa su un assorbitore/emettitore riscaldato a temperature tra i 1.300 e i 2.500 K, che converte il calore in luce infrarossa. Una parte di questa luce viene quindi filtrata e diretta verso celle fotovoltaiche, simili a quelle dei pannelli solari, che la trasformano in elettricità. Questo processo permette al TPV di offrire una densità di potenza elevata, generando molta energia in spazi contenuti e con costi operativi ridotti. Il sistema è privo di parti mobili, il che lo rende particolarmente affidabile e semplice da mantenere, oltre che compatibilecon diverse fonti di calore, incluse quelle di scarto.
Uno degli aspetti più interessanti della termofotovoltaica è la possibilità di accumulare elettricità sotto forma di calore, noto come accumulo di energia elettrotermica (ETES). Tesla, ad esempio, ha ipotizzato che le batterie termiche potrebbero contribuire a soddisfare il fabbisogno energetico globale per i trasporti, combinandosi con fonti rinnovabili e altre forme di stoccaggio energetico. ETES potrebbe anche svolgere un ruolo chiave nella decarbonizzazione industriale, riducendo il consumo di gas fino al 40% e le emissioni di gas serra globali di circa il 14%.
La ricerca sul TPV è in pieno sviluppo. Recenti studi indicano che l’apprendimento automatico potrebbe migliorare l’efficienza di queste tecnologie, ottimizzando le celle per una migliore risposta spettrale. Tra le analisi più rilevanti vi è quella dell’Iowa State University, che fornisce una valutazione tecnico-economica e analizza le incertezze di questa tecnologia emergente. Nonostante i risultati promettenti, il TPV resta per ora una potenzialità in attesa di essere concretamente applicata su larga scala.