La prossima generazione di collettori di energia solare

Società chimica americana

immagine: Questi campioni di granito (a sinistra) e di pietra ollare (a destra) potrebbero aiutare a immagazzinare il calore del sole per produrre elettricità.vedere di più

Credito: adattato da ACS Omega, 2023, DOI: 10.1021/acsomega.3c00314

La prossima generazione di tecnologia energetica sostenibile potrebbe essere costruita con alcuni materiali a bassa tecnologia: rocce e sole. Utilizzando un nuovo approccio noto come energia solare concentrata, il calore del sole viene immagazzinato e poi utilizzato per essiccare gli alimenti o creare elettricità. Un team che ha riferito su ACS Omega ha scoperto che alcuni campioni di pietra ollare e granito provenienti dalla Tanzania sono adatti per immagazzinare questo calore solare, presentando elevate densità di energia e stabilità anche a temperature elevate.

L’energia viene spesso immagazzinata in grandi batterie quando non è necessaria, ma queste possono essere costose e richiedere molte risorse per la produzione. Un’alternativa a bassa tecnologia è lo stoccaggio dell’energia termica (TES), che raccoglie energia sotto forma di calore in un liquido o solido, come acqua, petrolio o roccia. Una volta rilasciato, il calore può alimentare un generatore per produrre elettricità. Rocce come il granito e la pietra ollare si formano specificamente in condizioni di calore elevato e si trovano in tutto il mondo, il che potrebbe renderle materiali TES favorevoli. Tuttavia, le loro proprietà possono variare notevolmente in base al luogo in cui si sono formati, rendendo alcuni campioni migliori di altri. In Tanzania, le cinture geologiche Craton e Usagaran si incontrano ed entrambe contengono granito e pietra ollare. Così, Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande e Thomas Kivevele del Nelson Mandela African Institution of Science and Technology e dell'Università di Ardhi hanno voluto indagare sulle proprietà della pietra ollare e del granito presenti in ciascuna di queste cinture.

Il team ha raccolto diversi campioni di roccia dalle cinture e li ha analizzati. I campioni di granito contenevano una grande quantità di ossidi di silicio, che aggiungevano resistenza. Tuttavia, il granito Craton conteneva altri composti, inclusa la muscovite, che sono suscettibili alla disidratazione e potrebbero rendere la roccia instabile alle alte temperature. Nella pietra ollare è stata rinvenuta magnesite che le conferiva un'elevata densità e capacità termica. Quando riscaldati a temperature superiori a 1800 gradi Fahrenheit, sia i campioni di pietra ollare che il granito Usagaran non presentavano crepe visibili, ma il granito Craton si sfaldava. Inoltre, la pietra ollare aveva maggiori probabilità di rilasciare il calore immagazzinato rispetto al granito. Nel complesso, la pietra ollare Craton ha ottenuto le migliori prestazioni come TES, in grado di assorbire, immagazzinare e trasmettere il calore in modo efficace pur mantenendo una buona stabilità chimica e resistenza meccanica. Tuttavia, le altre rocce potrebbero essere più adatte per un’applicazione TES a basso consumo energetico, come un essiccatore solare. I ricercatori affermano che, sebbene siano necessari ulteriori esperimenti, questi campioni sembrano promettenti come materiale sostenibile per lo stoccaggio dell'energia.

Gli autori riconoscono i finanziamenti provenienti dalle Partnership per un maggiore impegno nella ricerca nell'ambito delle Accademie nazionali delle scienze, dell'ingegneria e della medicina; e l'Agenzia degli Stati Uniti per lo sviluppo internazionale.

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