Dalla loro uscita sul mercato le stampanti 3D hanno espanso il loro campo d’azione in maniera impressionante. Dall’artigianato alla medicina, dall’arte alla musica, dall’ingegneria alla moda, le stampanti 3D hanno stimolato la creatività di innovatori ed aziende ed hanno rivoluzionato l’espressione tecnologica moderna. Grazie alla capacità di creare un oggetto tridimensionale a partire da un programma di modellazione 3D e la vastissima offerta di materiali utilizzabili, questa tecnologia si è diffusa in tutti i campi con grande entusiasmo. Tra le varie applicazioni possibili, la stampa 3D sta diventando una risorsa centrale per l’industria energetica con risvolti interessanti, soprattutto per lo sviluppo di pannelli solari dai costi ridotti e dalla migliore efficienza energetica.
L’idea di sfruttare la tecnologia 3D per la realizzazione di pannelli solari è di alcuni ricercatori del Mit di Boston (“L’Istituto di tecnologia del Massachusetts”, in inglese “Massachusetts Institute of Technology”). I ricercatori del prestigioso istituto statunitense hanno studiato la creazione di una struttura verticale tridimensionale di celle solari, di maggiore superficie a disposizione, in grado di catturare le radiazioni solari e produrre energia per una quantità di circa venti volte maggiore rispetto a un pannello fotovoltaico tradizionale bidimensionale. I pannelli, grazie ad una struttura a torre, costituita da una serie di apparecchi microscopici, garantiscono l’assorbimento delle radiazioni solari da qualsiasi direzione con un rendimento elettrico molto elevato ed una perfetta integrazione architettonica. I pannelli seguono un andamento a “zig-zag” e vengono ancorati su strutture molto leggere con un basamento che ne assicura la tenuta al vento.
Questa struttura risulta essere molto più efficace rispetto ai tradizionali pannelli fotovoltaici, infatti, il problema fondamentale di un impianto fotovoltaico è proprio l’orientamento nei confronti del movimento del sole durante la giornata. I classici impianti, che vengono installati su superfici piane come terrazzi o seguono l’andamento inclinato dei tetti, od anche gli inseguitori solari, che ruotano in base al ruotare del sole, cercano di catturare quanta più radiazione possibile ma molto spesso risultano insufficienti, specialmente in determinati periodi della giornata quando il sole è molto basso all’orizzonte.
Con le torri fotovoltaiche 3D questo problema è risolto in quanto le torri, avendo uno sviluppo verticale, sono in grado di catturare i raggi a qualunque altezza del sole e, quindi, in qualunque orario della giornata. La resa elettrica dei pannelli 3D raggiunge un livello ottimale anche in situazioni di scarso irraggiamento, cielo nuvoloso o zone d’ombra. Addirittura, si è rilevato che catturano maggiormente le radiazioni solari nella stagione invernale, quando il sole è più basso all’orizzonte o il cielo è nuvoloso.
Il solare è una fonte di energia stupefacente. Continua ed inesauribile, potrebbe trasformare il panorama energetico futuro, rappresentando anche un’alternativa valida all’oltre 1 miliardo di persone che non ha accesso all’elettricità. Inoltre, le sfide climatiche e la carenza di risorse energetiche hanno accelerato il bisogno di una soluzione su larga scala di cui possano beneficiare tutti. Per rendere possibile questa strada è necessario abbattere i costi e migliorare l’efficienza energetica.
A tal fine, varie ricerche ed esperimenti hanno portato al raggiungimenti di utili traguardi. Nel 2017 un team di ricercatori dell’Università di Newcastle in Australia ha testato dei pannelli solari flessibili, sottili e di facile applicazione, stampati con la tecnologia 3D, il cui costo si aggirava intorno ai 10 euro per metro quadro. La riduzione dei costi però non riguarda solo le celle fotovoltaiche, ma anche le strutture di supporto dei pannelli solari. Una recente ricerca del Michigan Technological University ha testato la stampante 3D per costruire delle staffe di sostegno in plastica per supportare una batteria di pannelli fotovoltaici da 1kW. Tale tecnica permetterebbe di risparmiare tra l’83% e il 92% dei costi solitamente allocati per le strutture di supporto metalliche, incentivando anche l’utilizzo di plastica riciclata.
Per quanto riguarda i pannelli solari 3D, le richerche del MIT hanno dimostrato che questi hanno un’efficienza del 20% superiore ai pannelli tradizionali, grazie ai materiali impiegati e al design totalmente innovativo la cui scelta potrebbe ridurre i costi di un ulteriore 50%. Ad esempio, l’utilizzo della perovskite, un minerale di biossido di titanio di calcio scoperto nel 1839 da Gustav Rose, consentirebbe di fabbricare celle solari ibride con un rendimento superiore al 15% rispetto a quello attuale.
Gli studi confermano che i pannelli solari in 3D sono più economici dei pannelli tradizionali grazie alla scelta dei materiali utilizzabili sia per le celle sia per i supporti. In aggiunta ai vantaggi già elencati, la versatilità della stampa 3D permette di rielaborare i progetti infinite volte prima di produrre il risultato finale.
Dunque parliamo di una tecnologia accessibile che potrebbe rivoluzionare il concetto energetico attuale. Stampare pannelli solari in 3D e lavorare sulle innovazioni ad essi correlati per creare soluzioni flessibili, leggere e trasportabili rappresenta una delle sfide più avvincenti della tecnologia moderna.
