ENERGIA SOLARE PER PRODURRE FREDDO

Nuova tecnologia solare a basso costo per il raffrescamento ambientale.

Chi avrebbe mai detto che il Sole potesse essere necessario per il raffrescamento dell’aria?
Sembra quasi un ossimoro: Sole e fresco…

Nella stagione estiva, a causa dell’innalzamento delle temperature, in molti paesi del mondo sta diventando complicato sopravvivere senza un condizionatore nelle mura domestiche. Ma possederlo, non è sempre una soluzione ecosostenibile: impiega fluidi refrigeranti ad alto impatto ambientale e richiede un elevato fabbisogno di elettricità.

Uno studio condotto dal Politecnico di Torino, in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) e pubblicato sulla rivista Science Advances, propone una tecnica per raffrescare gli ambienti senza l’utilizzo di energia elettrica, ma sfruttando direttamente la radiazione solare.

Come nei dispositivi tradizionali, anche questa nuova tecnologia diminuisce la temperatura di un ambiente sfruttando l’evaporazione di un liquido. Tuttavia, la chiave di questo progetto, è quella di usare semplice acqua e comune sale invece di composti chimici potenzialmente dannosi per l’ambiente.

“Far evaporare acqua per ottenere una sensazione di fresco è una soluzione nota da millenni, come il sudore che evapora sulla pelle per raffrescarci o un fazzoletto imbevuto appoggiato sulla fronte nelle giornate più calde. La nostra idea permette di ingegnerizzare questa tecnologia, massimizzandone l’effetto e rendendola possibile in qualsiasi condizione ambientale. Anziché essere esposta all’aria, l’acqua pura bagna una membrana impermeabile che la separa da una soluzione di acqua e sale ad alta concentrazione. La membrana può essere immaginata come un setaccio con maglie grandi un milionesimo di metro: grazie alle sue proprietà idrorepellenti, questa membrana non viene attraversata dall’acqua liquida ma solo dal vapore. In questo modo, l’acqua dolce e salata non si mescolano, mentre il vapore d’acqua è libero di passare da una parte all’altra della membrana. In particolare, la differente salinità nei due liquidi consente all’acqua pura di evaporare più velocemente di quella salata. Questo meccanismo raffredda l’acqua pura, e può essere amplificato grazie alla presenza di diversi stadi evaporativi. L’acqua salata tenderà gradualmente a “raddolcirsi” nel tempo e dunque l’effetto raffrescante ad attenuarsi; tuttavia, la differenza di salinità tra le due soluzioni può essere continuamente – e in modo sostenibile – ristabilita tramite l’energia solare”  –                                                                                                           spiega Matteo Alberghini, dottorando del Dipartimento Energia del Politecnico e primo autore della ricerca.

La caratteristica vincente del dispositivo risiede nella sua progettazione: le unità refrigeranti possono funzionare sia autonomamente e sia in serie, impilandole e aumentando così l’effetto di raffrescamento.

Inoltre, per movimentare l’acqua, l’apparecchio non necessita di pompe o compressori. Essa si “sposta” spontaneamente grazie all’effetto capillare di alcuni componenti (ad esempio la carta da cucina) che riescono ad assorbire e trasportare il liquido anche contro le forze di gravità.

In diversi parti del Mondo stanno sperimentando strategie per il raffrescamento passivo, ad esempio quelle basate sulla dispersione di calore per effetto radiativo.

Questi studi presentano però due grandi limiti: sono inefficaci in climi tropicali e nelle giornate tanto umide.

Il prototipo passivo dell’ateneo torinese invece, basandosi sul raffrescamento per evaporazione di due soluzioni acquose a diverse salinità, potrebbe abbattere questi limiti, realizzando un effetto indipendente dall’umidità esterna.

Il potenziale basso costo di produzione e la semplicità dell’assemblaggio renderebbero il dispositivo ideale per essere installato anche in zone rurali, dove la scarsa presenza di tecnici specializzati può rendere difficoltosa l’installazione e la manutenzione dei sistemi tradizionali.

Ad oggi l’innovativa tecnologia non è ancora pronta per un’immediata commercializzazione, ma, in prospettiva, tale prototipo potrebbe affiancare gli impianti già esistenti alleggerendo il loro carico di lavoro e riducendo il consumo energetico a parità di effetto raffrescante.