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Nov 03, 2023

Sfruttare la radiazione del corpo nero: una nuova frontiera nell'energia verde

The quest for clean, renewable energy sources has led scientists and researchers

La ricerca di fonti energetiche pulite e rinnovabili ha portato scienziati e ricercatori a esplorare un’ampia gamma di possibilità, dall’energia solare ed eolica all’energia geotermica e delle maree. Una fonte di energia verde meno conosciuta ma potenzialmente rivoluzionaria è la radiazione del corpo nero. Questo fenomeno, che si verifica quando un oggetto emette radiazioni termiche a causa della sua temperatura, potrebbe essere sfruttato per generare elettricità in modo pulito ed efficiente.

La radiazione del corpo nero è un concetto fondamentale in fisica ed è la ragione per cui gli oggetti brillano quando vengono riscaldati. L'esempio più familiare è il bagliore rosso di un ferro caldo o la luce calda emessa da una lampadina a incandescenza. L'energia emessa da un corpo nero è direttamente proporzionale alla sua temperatura, come descritto dalla legge di Planck. Ciò significa che quando un oggetto diventa più caldo, emette più energia sotto forma di radiazioni.

Gli scienziati sono da tempo consapevoli delle potenzialità di sfruttare la radiazione del corpo nero come fonte di energia, ma la sfida è stata quella di trovare un modo per convertire questa radiazione in elettricità in modo efficiente. Le celle solari tradizionali, ad esempio, non sono adatte a catturare l’energia dalla radiazione del corpo nero, poiché sono progettate per assorbire la luce del sole, che ha uno spettro molto diverso dalla radiazione emessa da un corpo nero.

Tuttavia, i recenti progressi nella nanotecnologia e nella scienza dei materiali hanno aperto nuove possibilità per catturare e convertire la radiazione del corpo nero in elettricità. Un approccio promettente prevede l’uso di celle termofotovoltaiche (TPV), progettate per assorbire e convertire la radiazione infrarossa emessa da un oggetto caldo in elettricità. Queste celle sono realizzate con materiali con uno specifico gap di banda che consente loro di assorbire in modo efficiente l’energia dalla radiazione del corpo nero, riflettendo al contempo eventuali lunghezze d’onda indesiderate.

Per sfruttare la radiazione del corpo nero per l’energia verde, un sistema dovrebbe includere una fonte ad alta temperatura, come una centrale solare a concentrazione o un reattore nucleare, per riscaldare un oggetto fino al punto in cui emette quantità significative di radiazioni. Questa radiazione verrebbe quindi catturata dalle celle TPV e convertita in elettricità. L’efficienza di un tale sistema dipenderebbe dalla temperatura della sorgente, dai materiali utilizzati nelle celle TPV e dalla capacità di catturare e focalizzare la radiazione emessa.

Uno dei principali vantaggi derivanti dall’utilizzo della radiazione del corpo nero come fonte di energia verde è che può essere generata continuamente, a differenza dell’energia solare ed eolica, che dipendono dalle condizioni meteorologiche. Ciò significa che la radiazione del corpo nero potrebbe potenzialmente fornire una fonte di elettricità stabile e affidabile, contribuendo a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e a combattere il cambiamento climatico.

Inoltre, la radiazione del corpo nero ha il potenziale per essere utilizzata in un’ampia gamma di applicazioni, dalle centrali elettriche su larga scala ai piccoli dispositivi portatili. Ad esempio, i ricercatori stanno esplorando la possibilità di utilizzare celle TPV per convertire il calore di scarto generato da dispositivi elettronici, come smartphone e laptop, in elettricità. Ciò potrebbe contribuire a migliorare l’efficienza energetica di questi dispositivi e a ridurre la necessità di fonti di alimentazione esterne.

In conclusione, lo sfruttamento della radiazione del corpo nero rappresenta una nuova frontiera nell’energia verde, con il potenziale per fornire una fonte di elettricità pulita, affidabile ed efficiente. Anche se ci sono ancora molte sfide da superare in termini di scienza e ingegneria dei materiali, i recenti progressi nel campo delle nanotecnologie e del termofotovoltaico offrono un promettente percorso da seguire. Mentre continuiamo a cercare soluzioni innovative ai nostri bisogni energetici globali, la radiazione del corpo nero potrebbe emergere come un attore chiave nella transizione verso un futuro più sostenibile.