giovedì, 1 Ottobre, 2020

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L’evaporazione come fonte di energia pulita

Quando si parla di utilizzare energie rinnovabili spesso si pensa allo sfruttamento di fonti naturali quali il sole, il vento e l’acqua. A sua volta l’acqua si presta ad essere impiegata in vari modi: energia idroelettrica, energia delle maree, gradiente salino. Oggi vi parleremo di uno dei metodi meno conosciuti per produrre energia dall’acqua. Si tratta di sfruttare l’evaporazione naturale dell’acqua per la produzione di energia pulita. Uno studio condotto presso la Columbia University ci spiega come.

Per produrre energia elettrica dall’acqua in evaporazione si impiegano particolari materiali reattivi all’acqua. Essi, se posti su uno strato di acqua in evaporazione, permettono di produrre energia elettrica. I risultati dei test condotti sono stati pubblicati su Nature.

La ricerca della Columbia University

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nature.com

La tecnologia proposta impiega un dispositivo che impiega particolari spore batteriche. Queste spore sono in grado di assorbire e rilasciare umidità a seconda delle condizioni. Il dispositivo realizzato dal team di ricerca presenta degli otturatori sui quali sono poste le spore. Il meccanismo di funzionamento è semplice: una serie di cicli di assorbimento e rilascio di vapore acqueo provocano l’apertura e la chiusura degli otturatori. Infatti, quando gli otturatori sono chiusi, la presenza della massa di acqua al di sotto del dispositivo fa aumentare l’umidità. Essa viene assorbita dalle spore che intanto si allungano, mettendo in movimento gli otturatori fino ad aprirli completamente. A questo punto il tasso di umidità si riduce per cui le spore disperdono il vapore assorbito comprimendosi e andando a richiudere gli otturatori. Il ciclo procede in questo modo.

L’energia meccanica prodotta dalle contrazioni e allungamenti delle membrane è poi convertita in energia elettrica impiegando un generatore collegato alle parti mobili del dispositivo. Il tasso di evaporazione dell’acqua dipende ovviamente dalle condizioni ambientali ed atmosferiche, come temperatura, radiazione solare, vento, ecc. La densità di potenza prodotta si aggira intorno ai 10 W/m2. Nella seguente immagine, ottenuta dall’elaborazione di dati meteorologici raccolti dal team di ricerca, vediamo una mappa degli Stati Uniti dalla quale possiamo ricavare i valori massimi di densità di potenza ottenibili con questa tecnologia.

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Pro e contro della tecnologia

Il dispositivo realizzato può essere facilmente prodotto su larga scala al fine di sfruttare superifici molto estese come i grandi laghi statunitensi o bacini idrici. Secondo le prime stime della Columbia University si potrebbe arrivare a produrre circa 325 GW nei soli Stati Uniti, ossia circa il 70% della richiesta elettrica richiesta degli USA.

Tra i vantaggi dello sfruttamento dell’energia dell’acqua in evaporazione vi è certamente la possibilità di accumulare la potenza termica più facilmente ed efficacemente rispetto ad altri tipi di storage disponibili. Inoltre, a differenza di altre fonti rinnovabili non controllabili, sarebbe possibile produrre energia elettrica quando richiesta andando a controllare le condizioni ambientali. Vi sono anche degli svantaggi da considerare. Per produrre elevate quantità di energia ci sarebbe bisogno di aver a disposizione ampie masse di acqua sulla quali porre i dispositivi. Inoltre, andrebbe valutato l’impatto visivo di un’applicazione su larga scala di questa tecnologia.

Per saperne di più: https://www.nature.com/articles/s41467-017-00581-w

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Nica Conenna
Laureata magistrale in Ingegneria Elettrica al PoliBa e autrice per #EnergyCuE da settembre 2016. Prima esperienza lavorativa in R&D&I nell'ambito della gestione della rete elettrica. Approfondisco i temi inerenti il sistema elettrico e le tecnologie innovative per incrementarne la flessibilità e la controllabilità. Sono una persona determinata e sempre attenta a tutte le novità!