Energia elettrica (Pexels Foto) - www.systemcue.it
La ricerca sulle energie rinnovabili è al centro degli sforzi globali per contrastare i cambiamenti climatici e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Oltre alle energie solare, eolica e idroelettrica, gli scienziati stanno esplorando soluzioni innovative per sfruttare il calore disperso come fonte di energia. Questi studi includono tecnologie avanzate per la conversione termoelettrica, ovvero la trasformazione del calore in energia elettrica.
Oggi gran parte degli strumenti usa le batterie al litio, che però hanno degli svantaggi. Le batterie al litio possono surriscaldarsi e, in condizioni estreme, possono causare incendi o esplosioni. Un altro limite rilevante è la durata limitata delle batterie al litio.
Con l’uso regolare, queste batterie subiscono un processo di degrado che riduce la loro capacità di mantenere la carica. La produzione e lo smaltimento delle batterie al litio sollevano preoccupazioni.
La produzione di queste batterie richiede metalli rari e materiali inquinanti, come il cobalto e il nichel, la cui estrazione comporta danni ecologici e sfruttamento umano in alcune regioni. Le batterie al litio rilasciano sostanze tossiche nell’ambiente se non smaltite bene. La produzione di batterie al litio rimane costosa, il che influisce sul prezzo finale dei dispositivi, dai telefoni cellulari ai veicoli elettrici. Una soluzione potrebbe arrivare dalla ricerca che si sta portando avanti dall’Università di Pisa.
Un team di ingegneri elettronici dell’Università di Pisa ha sviluppato una tecnologia all’avanguardia che consente di convertire il calore disperso in energia elettrica con le nanostrutture di silicio. I risultati sono stati pubblicati su riviste scientifiche come Small e Nano Energy. Il team, coordinato dal professor Giovanni Pennelli, ha creato un chip in silicio nanostrutturato che è in grado di generare energia sfruttando il calore presente nelle superfici calde.
Il chip è progettato per alimentare dispositivi a bassa potenza, come sensori di monitoraggio. La ricerca è stata realizzata in collaborazione con l’Institut de Microelectrònica de Barcelona e ha mostrato che, attraverso tecniche di nanostrutturazione, il silicio aumenta l’efficienza nella produzione di energia termoelettrica quasi del triplo rispetto a quanto finora stimato.
Con il processo di nanostrutturazione, il team ha ridotto le dimensioni del silicio a scala nanometrica. In un data center, il chip potrebbe svolgere una doppia funzione: generare energia elettrica dal calore prodotto dai server e contribuire a raffreddare le superfici, migliorando l’efficienza del sistema. Questo dispositivo, grazie alla sua autonomia energetica, elimina la necessità di batterie nei nodi sensori. Così si riducono i costi di manutenzione e si migliora la sostenibilità dei sistemi industriali.
La ricerca, promossa anche dal direttore del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Sergio Saponara, punta a rendere questa tecnologia compatibile con le esigenze dell’Industria 5.0, che integra tecnologia avanzata e sostenibilità. L’obiettivo a lungo termine è utilizzare questi chip in applicazioni ambientali e industriali su larga scala. Il laboratorio FoReLab dell’Università di Pisa sta proseguendo le sperimentazioni per adattare questi dispositivi a diverse condizioni operative. Quale sarà il prossimo futuro dell’energia?