Pioggia, una nuova fonte rinnovabile

Una delle questioni più accese nell’ambito delle politiche ambientali, è quella relativa alla scoperta di nuove fonti di energia.

L’ultima frontiera in questo campo è il recupero di energia dalla pioggia: come sappiamo sole e vento, ad oggi ricoprono un ruolo fondamentale tra le fonti rinnovabili ma anche questo elemento atmosferico potrebbe rappresentare la svolta in termini di alimentazione urbana.

Proprio per questo si stanno sperimentando diverse soluzioni utili per poter sfruttare la pioggia, senza danneggiare l’ambiente. Ogni goccia, infatti, può essere sfruttata come una vera e propria capsula di energia, se catturata e convertita in modo efficiente.

Una goccia per 1oo LED

Un gruppo di ricercatori della City University di Hong Kong, ad esempio, ha sviluppato un “droplet-based electricity generator” che sfrutta questa nuova fonte di energia: una singola goccia d’acqua può alimentare 100 piccole lampadine a LED. Il team di ingegneri cinesi ha sviluppato un efficiente generatore elettrico alimentato da gocce d’acqua.

“L’energia cinetica derivante dalla caduta dell’acqua può essere considerata libera e rinnovabile – ha dichiarato il Professor Wang Zuankai, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della City University – proprio per questo dovrebbe essere utilizzata meglio”.

Superare i limiti

I tradizionali generatori a gocce (DEG o Droplet-based Electricity Generator) sfruttano l’effetto triboelettrico, in cui l’elettricità viene generata quando determinati materiali entrano in contatto tra loro e l’attrito li induce a scambiare elettroni.

Il nuovo dispositivo creato dal team universitario, invece, supera queste limitazioni grazie a due innovazioni. La prima è rappresentata dall’introduzione di un materiale dotato di carica elettrica statica permanente che si chiama politetrafluoroetilene (o PTFE). Quando le gocce colpiscono il PTFE, le cariche sulla sua superficie si accumulano fino a raggiungere un punto di saturazione, superando in questo modo le soluzioni precedenti che potevano accumulare solo piccole cariche.

La seconda innovazione consiste nel design del dispositivo: il nuovo generatore è costituito da un elettrodo in alluminio e uno in ossido di indio-stagno (ITO) ricoperto da uno strato di PTFE. L’elettrodo PTFE / ITO è responsabile della generazione, conservazione e induzione della carica: quando una goccia d’acqua lo colpisce e si diffonde sulla sua superficie “collegandolo” in maniera naturale all’elettrodo in alluminio.

Anche sugli ombrelloni

“La nostra ricerca – ha aggiunto il Professor Wang Zuankai – mostra che una goccia di 100 microlitri di acqua rilasciata da un’altezza di 15 cm può generare una tensione di oltre 140 V. E la potenza generata può illuminare 100 piccole lampadine a LED”.

Secondo i ricercatori, il concept potrebbe essere utilizzato su diverse superfici in cui i liquidi vengono a contatto con i solidi, per sfruttare appieno l’energia cinetica a bassa frequenza dell’acqua: ad esempio, sullo scafo di un traghetto, nelle strutture costiere o sulla superficie degli ombrelloni.

Come dei pannelli solari

Anche i ricercatori della Tsinghua university di Pechino stanno lavorando a un metodo per catturare l’energia cinetica delle gocce di pioggia e trasformarla in elettricità.

Gli esperti si sarebbero ispirati all’energia proveniente dal sole, che viene catturata tramite pannelli solari e convertita in elettricità. Attraverso l’impiego di generatori a ponte con sub-elettrodi di diverse dimensioni e pannelli di diverso spessore “D-TENG”, che sono stati realizzati con generatori a ponte indipendenti l’uno dall’altro e che quindi rendono possibile la riduzione di perdita di potenza dell’energia.

In questo modo, la potenza di picco dei generatori a ponte risulterebbe quasi cinque volte maggiore rispetto all’energia convenzionale delle gocce di pioggia di grandi dimensioni, raggiungendo così i 12 W per metro quadro. È proprio così che la raccolta di energia, proveniente da acqua piovana e dalle quantità “consistenti”, risulterebbe funzionale ed efficace.

Per alimentare interi edifici

L’aspetto sorprendente è che non si tratta di generare una quantità minima di energia ma di una quantità tale da poter alimentare interi edifici. Questo strumento innovativo risulterà ancor più efficiente e sfruttabile in contesti geografici in cui piove più spesso. Qui sarà infatti possibile alimentare un’intera città grazie all’energia generata dalle piogge di stagione. Una scoperta rivoluzionaria nella prospettiva di un futuro più sostenibile.

Linda Capecci