Focus Innovazioni

15.03.2022

Più efficienza e meno spreco di acqua: un nuovo sistema per la pulizia dei pannelli solari

La pulizia dei pannelli solari richiede moltissima acqua, ma è necessario farla per non limitarne il livello di produzione e potenza energetica. Una ricerca del MIT, supportata da Eni S.p.A., ha sviluppato un innovativo sistema per pulire i pannelli in maniera più sostenibile

L’energia solare è considerata una delle fonti rinnovabili più promettenti per un futuro energetico globale più sostenibile: secondo le stime, entro il 2030 l’energia proveniente dalla luce solare dovrebbe arrivare a rappresentare il 10% della generazione totale, con la maggior parte dei sistemi installati nelle zone desertiche, dove la luce del sole è forte e abbondante.

Le recenti ricerche e sperimentazioni nell’ambito delle tecnologie solari si stanno concentrando quasi esclusivamente sul raggiungimento di una maggiore efficienza dei sistemi solari, ma spesso la scienza non tiene conto del fatto che ci sono anche altre vie per ottenere dei miglioramenti significativi, per esempio implementando i sistemi attualmente già in utilizzo.

A tal proposito, gli ingegneri del MIT (Massachusetts Institute of Technology) hanno cercato di individuare una soluzione per il problema della pulizia dei pannelli solari. La polvere che si deposita sui pannelli solari rappresenta un grosso ostacolo per il funzionamento efficiente dei pannelli solari: in un solo mese, depositi eccessivi possono infatti ridurre del 30%  l’output energetico dei sistemi solari.

Per questo la regolare pulizia dei pannelli solari è essenziale per migliorare significativamente l'efficienza e l'affidabilità complessive degli impianti: il problema è la rimozione di polvere e altre particelle richiede grandi quantitativi di acqua (non a caso, rappresenta circa il 10% dei costi operativi per il mantenimento degli impianti).

L’impronta idrica dell’industria solare è dunque sbalorditiva, soprattutto se pensiamo alle installazioni nelle zone in cui non c’è molta acqua a disposizione; l’approvvigionamento di energia dal sole però è destinato a crescere, e di conseguenza anche il relativo consumo di acqua per la pulizia dei pannelli, quindi è necessario trovare delle soluzioni alternative per rendere questo settore più sostenibile. La pulizia dei pannelli solari attualmente richiede l’utilizzo di circa 39 miliardi di litri di acqua per anno, un quantitativo che potrebbe soddisfare il bisogno di acqua potabile di due milioni di persone.

Ma il problema non è solo idrico, perché la presenza di polvere su pannelli solari fa diminuire sia il quantitativo di energia in uscita che la potenza dell’impianto: gli scienziati del MIT hanno calcolato che in un'installazione da 150 MW, la presenza eccessiva di polvere potrebbe comportare una perdita di 200.000 dollari di entrate annuali. E se si fanno calcoli più ampi, a livello globale una riduzione del 3-4% della produzione di energia dagli impianti solari equivarrebbe a una perdita compresa tra 3 e 5 miliardi di dollari.

Si potrebbe pensare di tentare di pulire i pannelli solari senza utilizzare l’acqua, ma non è una buona soluzione, perché si possono creare dei graffi sulla superficie che andrebbero a ridurre comunque l’efficienza dei sistemi.

La pulizia dei pannelli solari si fa più sostenibil grazie a una ricerca del MIT

Per risolvere queste problematiche gli ingegneri del MIT hanno individuato un metodo innovativo per pulire i pannelli solari e gli specchi degli impianti solari termici senza toccare il sistema e senza utilizzare acqua che utilizza la repulsione elettrostatica per staccare le particelle di polvere e rimuoverle dalla superficie del pannello.

Il meccanismo è molto semplice: un elettrodo passa sopra la superficie del pannello solare, conferendo una carica elettrica alle particelle di polvere, che vengono poi respinte da una carica applicata al pannello stesso. Calcolando la giusta tensione da applicare, i ricercatori sono stati in grado di trovare un intervallo di tensione sufficiente per superare l'attrazione della gravità e delle forze di adesione, provocando il sollevamento della polvere. Il sistema può essere azionato tramite un semplice motore elettrico, e l'intero processo può essere automatizzato o controllato da remoto.

Questa soluzione risolverebbe i problemi legati agli sprechi di acqua per rimuovere lo sporco dalle superfici dei pannelli solari, che riducono l’efficienza energetica dei sistemi. Ha però un punto debole: quando l’umidità è maggiore del 30%, il sistema riesce a rimuovere quasi tutte le particelle dai pannelli, ma se invece i livelli di umidità diminuiscono questo diventa più difficile, perché viene a mancare un sottile strato di acqua sulle particelle, fondamentale per il perfetto funzionamento del nuovo sistema di pulizia sviluppato dal MIT.

Il problema è che, come abbiamo detto, probabilmente la maggior parte dell’energia solare si troverà nelle zone desertiche, dove la luce del sole è molto abbondante ma l’umidità è scarsa, se non durante le prime ore del giorno, quindi bisognerebbe programmare la pulizia in quei momenti.

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