La vernice solare è una vernice che, oltre a fornire colore e protezione alle superfici (pareti, porte, pavimenti, ecc.), ha la capacità di reagire alla luce solare per produrre energia pulita e sostenibile.
Esistono due tipi di queste vernici: una che produce elettricità, studiata e sviluppata una decina di anni fa, e una versione più recente che reagisce con il vapore acqueo presente nell'aria, grazie alla luce solare, ed è in grado di generare idrogeno. Entrambe le vernici solari sono molto interessanti per lo sfruttamento delle risorse naturali e la generazione di energia pulita e inesauribile. Ma si possono acquistare nei negozi? Ve lo spieghiamo di seguito.
Origini: dove è nato, evoluzione e sviluppo
La necessità di trovare nuovi modi per generare energia pulita e sostenibile ha spinto molte università e organizzazioni a studiare ogni possibilità. Ad esempio, i ricercatori dell'Università di Notre Dame in Indiana, USA, hanno pubblicato alla fine del 2011 un articolo intitolato "Sun-Believable Solar Paint: A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells" (Vernice solare incredibile: un approccio trasformativo in un solo passaggio per la progettazione di celle solari nanocristalline), che descriveva in dettaglio la loro ricerca e le proprietà di questa vernice per la produzione di elettricità, in modo simile ai pannelli solari fotovoltaici.
Per la loro realizzazione, è stata utilizzata una pasta priva di legante composta da nanoparticelle semiconduttrici di CdS, CdSe e TiO2, applicata su una superficie di vetro conduttivo e ricotta a 473 K. Il comportamento di fotoconversione di questi elettrodi a film semiconduttore è stato valutato in una cella fotoelettrochimica composta da un controelettrodo di grafene-Cu2S e una coppia redox solfuro/polisolfuro. Durante i test, sono state ottenute tensioni a circuito aperto fino a 600 mV e una corrente di cortocircuito di 3,1 mA/cm2 con gli elettrodi CdS/TiO2 e CdSe/TiO2. Inoltre, sono state raggiunte efficienze di conversione energetica superiori all'1% per celle solari costruite utilizzando il metodo convenzionale a spazzola semplice in condizioni ambientali.
Questo tipo di vernice si è già evoluto in un prodotto commerciale, fabbricato da diverse aziende come SolarPaint Ltd., con sede in Israele. Basandosi sulla ricerca iniziale dell'Università di Notre Dame, SolarPaint ha sviluppato e brevettato la "Solar Paint" e la commercializza dal 2018. Ma come accennato in precedenza, un altro studio del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) ha sviluppato una vernice solare in grado di assorbire il vapore acqueo per produrre idrogeno. Questa è una vera rivoluzione nel campo dei materiali sostenibili: una fonte di energia pulita direttamente sulla parete di casa. Infatti, l'idrogeno è considerato una delle fonti di energia pulita del futuro. Questo studio rappresenta solo la fase iniziale di questa nuova vernice solare e sono necessarie ulteriori ricerche per sfruttare appieno l'idrogeno che può generare. Pertanto, non avremo notizie migliori per diversi anni.
Caratteristiche della vernice solare
Quando si parla di vernice solare fotovoltaica, il segreto della tecnologia brevettata dall'azienda SolarPaint risiede nell'utilizzo di "punti quantici", ovvero nanoparticelle che producono energia. I punti quantici vengono sospesi (diluiti) in una miscela di acqua e alcol e trasformati in vernice solare. Questa può quindi essere applicata su qualsiasi superficie conduttiva in grado di raccogliere energia, senza bisogno di attrezzature speciali. La "griglia di elettrodi" di SolarPaint (costituita da fili ultrasottili simili a una zanzariera) e il rivestimento impregnato di nanoparticelle della vernice solare possono generare energia solare se applicati su tetti, pareti e, in futuro, persino strade. Questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il settore dei pannelli solari tradizionali, chiaramente limitati dalle ridotte superfici di terreno tradizionalmente utilizzate dall'industria solare.
Come funziona?
La vernice solare , o vernice fotovoltaica, è una fonte di energia solare alternativa che utilizza la vernice per generare elettricità quando esposta alla luce solare. Questa elettricità viene poi trasferita a una batteria per auto. Grazie a un materiale chiamato perovskite, spruzzando questa vernice si trasforma qualsiasi superficie in un pannello solare. È composta principalmente da titanato di calcio ed è più economica del silicio per i pannelli solari. Inoltre, questi pannelli possono essere molto più sottili di quelli tradizionali.
Si basa sui recenti progressi nella ricerca sui nanocristalli semiconduttori. È stata sviluppata una vernice solare monostrato per la progettazione di celle solari a punti quantici. Sebbene siano necessari ulteriori miglioramenti per sviluppare strategie per dispositivi a stato solido di grandi dimensioni, questo primo tentativo di preparare una vernice solare offre i vantaggi di un design semplice e di celle solari di nuova generazione economicamente sostenibili. Questa fonte di energia alternativa è adatta a superfici non piane e dove i pannelli solari attivi convenzionali non possono essere installati, come ad esempio automobili o dispositivi mobili in generale.
La produzione di idrogeno ha portato alla creazione della vernice solare a base di idrogeno, o Solar Paint-H2. Il suo funzionamento è semplice: basta applicare uno strato di vernice su un tetto, una porta o una parete esterna con un rullo o un pennello. Tutto qui; il sistema richiede solo luce solare e vapore acqueo nell'aria. Questo materiale permette di godere dei numerosi vantaggi dell'energia solare senza dover installare pannelli fotovoltaici.
Tecnicamente, il suo funzionamento si basa sulla cattura del vapore acqueo presente nell'aria e sulla sua condensazione. Successivamente, grazie all'ossido di titanio, la vernice agisce da semiconduttore per l'elettrolisi fotocatalitica dell'acqua catturata. In altre parole, ne promuove la decomposizione in molecole di ossigeno e idrogeno. Questo idrogeno può quindi essere raccolto e utilizzato come combustibile in celle elettrochimiche o motori.
Vantaggi della vernice solare
Fotovoltaico solare o vernice solare –eH:
- Facile da produrre
- Più economici dei pannelli a base di silicio
- Sfrutta qualsiasi superficie
- Facile da applicare (come qualsiasi vernice)
- In fase di commercializzazione dal 2018
Vernice all'idrogeno o vernice solare –H2:
- Facile da produrre
- Facile da applicare (come qualsiasi vernice)
- Sfrutta qualsiasi superficie
- In grado di generare energia pulita e illimitata
Sebbene possa sembrare che questi nuovi metodi di generazione di energia abbiano solo vantaggi, la verità è che, per il momento, presentano ancora alcuni svantaggi.
- Le prestazioni sono ancora inferiori a quelle dei chip di silicio
- Per la sua gestione e il suo utilizzo sono necessarie apparecchiature elettriche ed elettroniche
Vernice solare all'idrogeno o vernice solare -H2
- Difficoltà nell'immagazzinare l'H2 generato
- Ancora in fase di sviluppo
Vernice solare per abitazioni: realtà o finzione?
Sebbene possa sembrare fantascienza, la verità è che questa è un'alternativa che presto potremo acquistare. Tuttavia, avremo bisogno dell'aiuto di professionisti per completare l'installazione necessaria al suo utilizzo. Ciò include i collegamenti elettrici per l'accumulo dell'energia, la sua conversione in corrente alternata per la casa e così via. Non dobbiamo dimenticare che le superfici verniciate con vernice solare fotovoltaica si comporteranno come pannelli solari fotovoltaici. E per sfruttarle appieno, dovranno essere abbinate ad altri componenti come batterie, regolatori di carica, inverter, ecc
Per quanto riguarda le vernici solari a base di idrogeno, possiamo considerarle una realtà, poiché la ricerca dimostra la fattibilità della produzione di idrogeno. Tuttavia, ci vorranno ancora alcuni anni prima di poterle utilizzare, dato che l'idrogeno è un gas che deve essere catturato una volta generato, e questo aspetto non è ancora stato completamente risolto per le vernici solari. Ciononostante, poiché la produzione di idrogeno è attualmente molto costosa e inquinante, siamo fiduciosi che molte aziende saranno interessate a lavorare per risolvere il problema della cattura dell'idrogeno generato dalle vernici solari.
Fonte: HogarSense
