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Un’importanza sempre maggiore nell’economia, soprattutto nell’industria delle telecomunicazioni e della microelettronica rivestono le nanotecnologie , micro e nano elettronica che comprendono i semiconduttori, i nuovi materiali, la biotecnologia e la fotonica, vale a dire la tecnologia dei sistemi o dispositivi che emettono, modulano e trasmettano la luce. Tutti questi settori, secondo gli esperti, creano un valore commerciale mondiale che si aggira intorno ai 500 miliardi di euro l’anno. Gli esempi più comuni dell’applicazione della fotonica sono dati dalle fibre ottiche che trasmettono a lunga distanza, dai sistemi laser applicati nell’industria e nella biomedica oppure dai rilevatori ottici delle nuove auto intelligenti.

L’elemento fondamentale della fotonica è rappresentato dal fotone, la particella elementare dell’energia luminosa. A proposito di materiali nano strutturati, alcuni ricercatori dell’Università di Berkeley, in California hanno progettato un nuovo materiale che potrebbe ridurre i costi delle cellule solari, utilizzate nel settore del fotovoltaico. Le cellule solari tradizionali utilizzano i cristalli siliconici puri, che sono costosi.

Il nuovo materiale progettato presso l’Università di Berkeley è composto da nano colonne alte 2 micrometri con un diametro maggiore alla base, di 130 nanometri ed uno minore in alto, di 60 nanometri. Per avere un’idea delle “nano dimensioni” il micrometro corrisponde a un milionesimo di metro, cioè un millesimo di millimetro, e il nanometro a un milionesimo di millimetro. Le particolari proprietà ottiche del nuovo materiale ottimizzano l’assorbimento dei fotoni, utilizzando la nanotecnologia e permettendo di assorbire il 99% della luce visibile. Il conseguente minor utilizzo di materiale semiconduttore contribuisce a ridurre i costi della produzione di energia solare che impiega le cellule solari.
Luciana Cattaneo

Come funziona una centrale termo solare? Il principio lo conosciamo: un pezzo di carta brucia quando è colpito dal sole riflesso su una lente. I raggi solari catturati dagli specchi riscaldano l’acqua e il vapore prodotto aziona le turbine, generando corrente. Per poter garantire costantemente la produzione di energia solare anche di notte si stanno studiando ed utilizzando diverse tecniche, affinchè il calore venga “memorizzato” e non si disperda nelle ore in cui il sole non splende. Le idee più innovative per l’immagazzinamento dell’energia sono rappresentate da sistemi che utilizzano scambiatori di calore sabbia-aria-acqua e dai sali . In speciali serbatoi, la sabbia caldissima messa in movimento, ad esempio cadendo dall’alto come in una clessidra, crea aria calda e vapore che, a sua volta scalda l’acqua in appositi tubi. L’acqua così convogliata aziona le turbine che generano corrente.

I ricercatori perseguono l’idea promettente di immagazzinare energia solare nel deserto e grandi progetti dovrebbero realizzarsi in Nordafrica , nel vicino Oriente e in parte dell’Europa. Grazie all’enorme quantità di sabbia disponibile nel deserto i costi di produzione si abbatterebbero notevolmente. Nel caso dei sali, grandi pannelli convogliano la luce solare verso un serbatoio in cui i sali si fondono grazie al calore, creando vapore che aziona i generatori e le turbine. Una parte di questo calore viene convogliato verso componenti in ceramica che si riscaldano facilmente. I Sali possono restituire il 93% dell’energia accumulata in forma di calore. Il termo solare offre più vantaggi rispetto al fotovoltaico, soprattutto perché non richiede una manutenzione costosa. In California le centrali termo solari sono in funzione dagli anni ‘80 e nel sud della Spagna verranno costruite tra breve 3 nuove centrali di questo tipo.
Luciana Cattaneo