Sole e pietra: una soluzione semplice per l’accumulazione dell’energia?

La prossima generazione di tecnologie energetiche sostenibili potrebbe essere costruita con materiali a bassa tecnologia e bassissimo costo: le rocce e il sole. Grazie a un nuovo approccio noto come energia solare concentrata, il calore del sole viene immagazzinato e poi utilizzato per essiccare gli alimenti o creare elettricità.

Il team della School of Materials, Energy, Water and Environmental Sciences (MEWES), Nelson Mandela African Institution of Science and Technology, pubblicato su ACS Omega, ha scoperto che alcuni campioni di pietra ollare e granito provenienti dalla Tanzania sono adatti a immagazzinare il calore solare, grazie all’elevata densità energetica e alla stabilità anche a temperature elevate.

L’energia viene spesso immagazzinata in grandi batterie quando non serve, ma queste possono essere costose e richiedono molte risorse per essere prodotte. Un’alternativa meno tecnologica è l’accumulo di energia termica (TES), che raccoglie l’energia sotto forma di calore in un liquido o in un solido, come acqua, petrolio o roccia.

Quando viene rilasciato, il calore può alimentare un generatore per produrre elettricità. Rocce come il granito e la pietra ollare si sono formate specificamente in condizioni di calore elevato e si trovano in tutto il mondo, il che potrebbe renderle materiali TES favorevoli.

Tuttavia, le loro proprietà possono variare notevolmente in base al luogo in cui si sono formate, rendendo alcuni campioni migliori di altri. In Tanzania, le fasce geologiche del Cratone e dell’Usagaran si incontrano ed entrambe contengono granito e pietra ollare. Per questo motivo, Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande e Thomas Kivevele della Nelson Mandela African Institution of Science and Technology e dell’Università Ardhi hanno voluto indagare sulle proprietà della pietra ollare e del granito presenti in ciascuna di queste fasce.

Il team ha raccolto diversi campioni di roccia dalle fasce e li ha analizzati. I campioni di granito contenevano una grande quantità di ossidi di silicio, che aggiungevano resistenza. Tuttavia, il granito del cratone conteneva altri composti, tra cui la muscovite, che sono suscettibili di disidratazione e potrebbero rendere la roccia instabile alle alte temperature.

Nella pietra ollare è stata trovata la magnesite, che conferisce un’elevata densità e capacità termica. Quando sono stati riscaldati a temperature superiori ai 980 gradi Celsius, sia i campioni di pietra ollare che il granito di Usagaran non hanno presentato crepe visibili, mentre il granito del Cratone si è sgretolato. Inoltre, la pietra ollare ha rilasciato più facilmente il calore accumulato rispetto al granito.

Nel complesso, la pietra ollare del Cratone ha ottenuto le migliori prestazioni come TES, in grado di assorbire, immagazzinare e trasmettere efficacemente il calore, mantenendo una buona stabilità chimica e resistenza meccanica. Tuttavia, le altre rocce potrebbero essere più adatte per un’applicazione TES a bassa energia, come un essiccatore solare. I ricercatori affermano che, sebbene siano necessari ulteriori esperimenti, questi campioni mostrano una buona promessa come materiale per l’accumulo di energia sostenibile.

Il calore acccumulato può essere utilizzato come fonte di calore per la generazione elettrica o, molto più semplicemente, per altre attività che necessitano un riscaldamento, come ad esempio le attivvità agricole o il riscaldamento domestico.