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May 29, 2023

Come pulire i pannelli solari senza acqua

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Si prevede che l’energia solare raggiungerà il 10% della produzione globale di energia entro il 2030, e gran parte di essa sarà probabilmente localizzata in aree desertiche, dove la luce solare è abbondante. Ma l’accumulo di polvere sui pannelli solari o sugli specchi è già un problema significativo – può ridurre la produzione dei pannelli fotovoltaici fino al 30% in un solo mese – quindi una pulizia regolare è essenziale per tali installazioni.

Ma si stima che attualmente la pulizia dei pannelli solari richieda circa 10 miliardi di litri d’acqua all’anno, sufficienti a fornire acqua potabile a un massimo di 2 milioni di persone. I tentativi di pulizia senza acqua richiedono molta manodopera e tendono a causare graffi irreversibili sulle superfici, il che riduce anche l'efficienza. Ora, un team di ricercatori del MIT ha ideato un modo per pulire automaticamente i pannelli solari, o gli specchi degli impianti solari termici, in un sistema senza acqua e senza contatto che potrebbe ridurre significativamente il problema della polvere.

Il nuovo sistema utilizza la repulsione elettrostatica per provocare il distacco delle particelle di polvere che saltano virtualmente dalla superficie del pannello, senza bisogno di acqua o spazzole. Per attivare il sistema, un semplice elettrodo passa appena sopra la superficie del pannello solare, impartendo una carica elettrica alle particelle di polvere, che vengono poi respinte da una carica applicata al pannello stesso. Il sistema può essere azionato automaticamente utilizzando un semplice motore elettrico e guide lungo il lato del pannello. La ricerca è descritta oggi sulla rivista Science Advances, in un articolo dello studente laureato del MIT Sreedath Panat e del professore di ingegneria meccanica Kripa Varanasi.

Nonostante gli sforzi concertati in tutto il mondo per sviluppare pannelli solari sempre più efficienti, Varanasi afferma che “un problema banale come la polvere può effettivamente intaccare seriamente l’intera faccenda”. Test di laboratorio condotti da Panat e Varanasi hanno dimostrato che il calo della produzione di energia dai pannelli avviene rapidamente all’inizio del processo di accumulo della polvere e può facilmente raggiungere una riduzione del 30% dopo solo un mese senza pulizia. Secondo i loro calcoli, anche una riduzione dell’1% della potenza per un impianto solare da 150 megawatt potrebbe comportare una perdita di 200.000 dollari di entrate annuali. I ricercatori affermano che, a livello globale, una riduzione del 3-4% nella produzione di energia dagli impianti solari equivarrebbe a una perdita compresa tra 3,3 e 5,5 miliardi di dollari.

"C'è così tanto lavoro da fare sui materiali solari", dice Varanasi. "Stanno spingendo oltre i limiti, cercando di guadagnare qualche percentuale qua e là nel miglioramento dell'efficienza, e qui hai qualcosa che può cancellare tutto questo all'istante."

Molti dei più grandi impianti di energia solare del mondo, compresi quelli in Cina, India, Emirati Arabi Uniti e Stati Uniti, si trovano in regioni desertiche. L'acqua utilizzata per pulire questi pannelli solari mediante getti d'acqua a pressione deve essere trasportata a distanza e deve essere molto pura per evitare di lasciare depositi sulle superfici. A volte viene utilizzato il lavaggio a secco, ma è meno efficace nel pulire le superfici e può causare graffi permanenti che riducono anche la trasmissione della luce.

La depurazione dell’acqua rappresenta circa il 10% dei costi operativi degli impianti solari. Il nuovo sistema potrebbe potenzialmente ridurre questi costi migliorando al tempo stesso la potenza complessiva consentendo pulizie automatizzate più frequenti, affermano i ricercatori.

"L'impronta idrica dell'industria solare è sbalorditiva", afferma Varanasi, e aumenterà man mano che queste installazioni continuano ad espandersi in tutto il mondo. "Quindi, l'industria deve essere molto attenta e ponderata su come rendere questa una soluzione sostenibile."