Cos'è la ceramica fotovoltaica? Caratteristiche, funzionamento e costi
La ceramica fotovoltaica ha tutte le carte in regola per rivoluzionare il settore della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili:
- queste piastrelle innovative riescono a produrre più energia usando materiali meno costosi del silicio;
- potenzialmente, la ceramica fotovoltaica può produrre energia in modo fino a 1.000 volte più efficiente rispetto alle celle fotovoltaiche tradizionali;
- le piastrelle possono trovare tantissime applicazioni, potendo essere sistemate su tetti, facciate e pavimenti.
L'ultima novità che interessa il settore del fotovoltaico ha un grande potenziale di sviluppo. Si tratta della ceramica fotovoltaica, un materiali innovativo messo a punto dagli ingegneri dell'ETH di Zurigo, che risulta estremamente più efficiente del silicio nel catturare l'energia del sole e nel trasformala in energia elettrica. In questa guida vedremo come funziona la ceramica fotovoltaica, come può essere usata e quanto rendono le piastrelle da sistemare a pavimento.
Cos’è la ceramica fotovoltaica e come può essere utilizzata?
Il sistema sfrutta le proprietà della ceramica, delle nanoparticelle di perovskite e dell'ossido di alluminio per catturare i raggi solari e trasformarli in energia elettrica in modo estremamente più efficiente rispetto a quanto non faccia il silicio.
Attualmente per produrre i pannelli fotovoltaici si usano celle di silicio monocristallino, policristallino o amorfo e ognuna di queste alternative presenta un diverso livello di efficienza.
Inoltre, i materiali usati per la produzione della ceramica fotovoltaica risultano meno costosi rispetto al silicio, permettendo così di avere più energia a un costo inferiore.
Mentre la ceramica è un materiale ampiamente disponibile e a basso costo, il silicio è una risorsa scarsa e per la produzione delle celle fotovoltaiche è necessario usare una grande quantità di energia.
Come funziona la ceramica fotovoltaica?
La ceramica fotovoltaica è un materiale innovativo al cui cuore troviamo:
- ossido di alluminio;
- nanoparticelle di perovskite.
La perovskite è un materiale impiegato già da qualche tempo nel settore fotovoltaico e apprezzato per la sua capacità di trasformare l'energia termica in energia elettrica.
Nella ceramica fotovoltaica le nanoparticelle di questo materiale sono ingabbiate in una struttura di ossido di alluminio.
La combinazione di questi due elementi offre notevoli benefici:
- riduce gli effetti negativi causati da umidità, sbalzi di temperatura e sforzi meccanici a cui è soggetta la perovskite, aumentando l'efficienza della ceramica fotovoltaica;
- rende più rapido ed efficace il trasferimento dell'energia elettrica verso la superficie della ceramica;
- permette di immagazzinare gran parte dell'idrogeno prodotto dalla trasformazione dell'energia termica in energia elettrica.
Gli ingegneri dell'istituto di ricerca di Zurigo che hanno messo a punto la ceramica fotovoltaica hanno perfezionato anche un originale sistema di stampa 3D, grazie al quale si riesce a sfruttare la quasi totalità dell'energia solare che viene catturata dai reattori solari.
I materiali stampati in 3D sistemati all'interno dei reattori solari permettono di raggiungere temperature più elevate e consentono di produrre fino al doppio di combustibile rispetto a quanto non si riesca a fare con i materiali tradizionali.
Grazie a questo sistema si riescono a produrre combustibili liquidi a partire da aria e sole, abbattendo notevolmente i costi da sostenere per la produzione di energia e permettendo di produrre elettricità in modo pulito, sostenibile e senza emissioni di anidride carbonica.
Quanto costano le piastrelle fotovoltaiche?
Le piastrelle fotovoltaiche non sono una novità assoluta e possono essere già usate per rivestire spazi esterni. In particolare, le piastrelle possono trovare spazio in giardini, vialetti, terrazzi e in spazi aperti come parchi pubblici o marciapiedi.
Anche se richiedono un investimento importante, le piastrelle fotovoltaiche possono essere la scelta giusta per produrre energia in modo pulito e per rendere funzionali gli spazi aperti della casa o degli spazi pubblici.
Le piastrelle fotovoltaiche attualmente in uso sono realizzate in pietra naturale o in ceramica e sono dotate di un sottile strato di silicio coperto da vetro. In pratica, riproducono in formato più piccolo e sottile la struttura tipica di un pannello fotovoltaico.
Le piastrelle sono perfettamente calpestabili, possono essere pulite con facilità e richiedono poca manutenzione. Vengono installate in posizione leggermente rialzata rispetto al livello del suolo, per lasciare uno spazio di areazione tra le piastrelle e la base e per avere spazio a sufficienza per ospitare i cavi elettrici.
Uno dei vantaggi più importanti delle piastrelle fotovoltaiche è la loro versatilità: potenzialmente, possono essere installate su tutte le superfici esterne. Oltre che a pavimento, possono quindi essere sistemate anche su tetti e facciate degli edifici, aumentando la superficie sfruttata per la produzione di energia elettrica pulita.
Quanto rende il pavimento fotovoltaico?
La resa del pavimento fotovoltaico è influenzata da tanti fattori:
- il numero di piastrelle fotovoltaiche installate;
- la potenza di ogni piastrella;
- l'irraggiamento solare;
- la qualità dei materiali usati per realizzare le piastrelle;
- la superficie sulla quale sono installate.
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