Generatore Energia Effetto Ombra

Sviluppato all’Università Nazionale di Singapore un nuovo dispositivo che “sfrutta le ombre per creare elettricità“. Il nuovo strumento per produrre eletticità che è stato chiamato “Generatore di Energia ad effetto ombra (SEG)”, è in grado di sfruttare il contrasto di luce che c’è tra le zone illuminate e quelle meno illuminate e ombreggiate riuscendo così a generare piccole quantità di elettricità.

E’ un’innovazione in assoluto che potrà avviare la progettazione futura di nuovi generatori per alimentare piccoli dispositivi elettronici con energia pulita.
Lo studio è stato pubblicato su Energy & Environmental Science.

Come funziona il Generatore di Energia ad effetto ombra?

Il SEG elimina il contrasto di illuminazione che sorge sul dispositivo dai getti d’ombra e genera una corrente continua, semplicemente posizionando una parte del generatore in ombra. Il meccanismo dell’effetto ombra è validato sperimentalmente dalla Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM).

Gli scienziati spiegano che: “Senza alcuna ottimizzazione, il nostro generatore ha una densità di potenza di 0,14 μW cm −2in condizioni interne 0,001 sole, dove le ombre sono persistenti. Il nostro SEG ha prestazioni migliori del 200% rispetto a quelle delle celle solari al silicio commerciali sotto l’effetto delle ombre. L’energia raccolta dal nostro generatore in presenza di ombre che si presentano ad un’intensità molto bassa (0,0025 sole) può guidare un orologio elettronico (1,2 V). Inoltre, il SEG può fungere da sensore autoalimentato per il monitoraggio di oggetti in movimento tracciando il movimento delle ombre. Con la sua efficienza in termini di costi, semplicità e stabilità, il nostro SEG offre un’architettura promettente per generare energia verde dalle condizioni ambientali all’elettronica di potenza e come parte di un sistema di sensori intelligenti, specialmente negli edifici.”

“Le ombre sono onnipresenti e spesso le diamo per scontate. Nelle convenzionali applicazioni fotovoltaiche o optoelettroniche in cui una fonte di luce costante viene utilizzata per alimentare i dispositivi, la presenza di ombre è indesiderabile, poiché degrada le prestazioni dei dispositivi. In questo lavoro abbiamo sfruttato il contrasto di illuminazione causato dalle ombre come fonte indiretta di energia. Il contrasto nell’illuminazione induce una differenza di tensione tra l’ombra e le sezioni illuminate, con conseguente corrente elettrica. Questo nuovo concetto di raccolta di energia in presenza di ombre non ha precedenti “, ha spiegato il professor Tan Swee Ching, leader del team di ricerca, che proviene dalla NUS Materials Science and Engineering.

In poche parole, il dispositivo sfrutta proprio il contrasto di luce che si ha quando c’è una zona non ombreggiata e una ombreggiata: cioè un’area in cui c’è un ostacolo tra la fonte di luce e la zona che viene illuminata. Il contrasto che si crea provoca una differenza di tensione tra le due aree, ed è questo che fa generare un piccolo quantitativo di corrente elettrica.

Come si potrà impiegare il SEG?

Poiché il SEG sfrutta le differenze di illuminazione per generare energia, potrà rivelarsi ottimale per i dispositivi elettronici mobili come smartphone, occhiali intelligenti e orologi elettronici che richiedono un’alimentazione efficiente e continua. Visto che tutti questi dispositivi vengono indossati sia all’interno che all’esterno, sfruttare fonti di energia che possono trarre efficienza dalla luce ambientale, potrebbe migliorare la versatilità di tali dispositivi. 

Le celle solari attualmente disponibili in commercio che possono svolgere questo ruolo in un ambiente esterno, diminuiscono invece, significativamente la loro efficienza di raccolta di energia in condizioni interne dove le ombre sono persistenti. 

E’ un approccio all’avanguardia e tempestivo per trarre un’energia “green” dall’illuminazione e dalle ombre associate a basse intensità di luce e massimizzare l’efficienza della raccolta di elettricità.

(Immagine: Royal Society of Chemistry)

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