Il calore pu\u00f2 generare energia elettrica direttamente, cio\u00e8 senza vapore o turbine? Un fenomeno fisico che pu\u00f2 essere utilizzato per convertire il calore direttamente in elettricit\u00e0 sta attualmente suscitando un crescente interesse in Europa e negli Stati Uniti. Finora, i moduli termoelettrici necessari a questo scopo erano per lo pi\u00f9 costituiti dal costoso semiconduttore tellururo di bismuto. Con rendimenti bassi, compresi tra il 3 e l’8%, vengono utilizzati solo per fornire elettricit\u00e0 a insediamenti remoti privi di connessione alla rete o nelle sonde spaziali. Ma cosa succederebbe se il calore inutilizzato generato nell’industria, nei sistemi di raffreddamento degli edifici, nei motori dei veicoli o negli impianti geotermici potesse essere utilizzato come fonte di energia senza emissioni per produrre elettricit\u00e0?<\/p>\n\n\n\n
Le soluzioni tecniche per generare elettricit\u00e0 dal calore si basano sul cosiddetto effetto Seebeck. Questo crea una tensione elettrica in un conduttore elettrico quando c’\u00e8 una differenza di temperatura tra due punti di contatto separati. Le correnti di diffusione termica degli elettroni sono responsabili di questo fenomeno. All’estremit\u00e0 pi\u00f9 calda del modulo, gli elettroni hanno una maggiore mobilit\u00e0 rispetto all’estremit\u00e0 fredda. Poich\u00e9 possono distribuirsi meglio, la densit\u00e0 di elettroni diminuisce rispetto all’estremit\u00e0 fredda. A causa di questa distribuzione non uniforme, si crea una tensione elettrica che dura fino a quando la differenza di temperatura non viene compensata.<\/p>\n\n\n\n
Nelle strutture a stato solido in silicio, tuttavia, questa differenza di temperatura essenziale viene compensata troppo rapidamente dalla buona conducibilit\u00e0 termica del semiconduttore. Per questo motivo, il silicio \u00e8 stato finora poco adatto alla costruzione di elementi termoelettrici. Con i nanofili dello stesso materiale, tuttavia, la situazione cambia radicalmente. Le vibrazioni del reticolo nelle piccole strutture impediscono agli elettroni di trasportare il calore quasi senza ostacoli. Ci\u00f2 riduce significativamente la conduttivit\u00e0 termica. I nanofili diventano efficienti quasi quanto il materiale termoelettrico tellururo di bismuto.<\/p>\n\n\n\n
I ricercatori della Facolt\u00e0 di Ingegneria dell’Universit\u00e0 di Pisa hanno sviluppato chip di un centimetro quadrato con nanofili di silicio orizzontali. Se un’area di un metro quadrato viene formata con questi chip ed esposta al calore tipico dei liquidi utilizzati a livello industriale, ai gas di scarico dei motori o alle temperature dei pozzi geotermici, queste centrali elettriche in miniatura possono generare dieci kilowatt di elettricit\u00e0, quanto un moderno impianto fotovoltaico di 40 metri quadrati. Una tecnologia del futuro: ci vorranno sicuramente diversi anni prima che gli elementi termoelettrici in silicio vengano utilizzati per convertire in elettricit\u00e0 il calore di scarto delle centrali elettriche, ad esempio. Ma non appena saranno disponibili materiali pi\u00f9 efficienti, la generazione di elettricit\u00e0 dal calore della radiazione solare potrebbe essere un’alternativa ai moduli fotovoltaici utilizzati oggi.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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