La caldaia del futuro fornirà calore ed elettricità

Un'ulteriore possibilità di utilizzare moderni e efficienti sistemi di risparmio energetico in casa potrebbe giungere dall'Istituto materiali per l'elettronica e il magnetismo (Imem) del Consiglio nazionale delle ricerche di Parma. Allo studio, la costruzione di un prototipo di caldaia utile a produrre simultaneamente energia elettrica e termica mediante opportune celle fotovoltaiche, che riassorbono e trasformano in elettricità gli 'scarti' della caldaia.

Un obiettivo ambizioso, che potrebbe segnare una svolta nel campo della cogenerazione (la generazione simultanea di energia termica ed elettrica o meccanica). Tali sistemi, infatti, solitamente prevedono l'uso di microturbine o motori a combustione interna e mai, finora, sono state sfruttate a tale scopo le tecnologie fotovoltaiche.

"Il nostro progetto è realizzare una caldaia termofotovoltaica per sfruttare al 100% tutti i prodotti di un generatore termico", spiega Claudio Ferrari, responsabile della ricerca. "Attualmente, una caldaia converte in calore fino a oltre il 95% dell'energia del combustibile, mentre i rendimenti elettrici dei generatori arrivano al massimo fino al 40% circa: il restante 60% è calore che spesso viene disperso nell'ambiente. In una caldaia termofotovoltaica si può produrre il 10% di energia elettrica e circa l'85% di energia termica utilizzando interamente l'energia del combustibile".

Va sottolineato che nel rapporto tra energia elettrica prodotta ed energia 'primaria' non è necessario avere valori alti: una quota del 10-15% basta, poiché nel fabbisogno di una piccola unità domestica le bollette registrano una quantità di energia usata per produrre calore pari proprio a 8-10 volte l'energia elettrica assorbita.

Il progetto della caldaia termo-fotovoltaica è finanziato da una convenzione Cnr-Regione Lombardia nell'ambito del progetto 'Nuove tecnologie e strumenti per l'efficienza energetica e l'utilizzo delle fonti rinnovabili negli usi civili'. Compito dell'Imem è realizzare la caldaia ingegnerizzando celle fotovoltaiche, mediante la trasformazione di quelle convenzionali - adatte per lo spettro solare, caratterizzato da una temperatura di circa 6000 °C - in celle idonee per temperature dell'ordine dei 1000-1200 °C, quelle raggiunte appunto dalle caldaie tradizionali.

"L'energia radiante dissipata dalle caldaie cade nella regione spettrale della luce visibile e dell'infrarosso", continua Ferrari, "quindi la ricerca punta a ottimizzare celle fotovoltaiche in grado di raccogliere questo intervallo di lunghezze d'onda. Il materiale principale su cui stiamo lavorando è il germanio, semiconduttore utilizzato per la produzione dei primi transistor, le cui proprietà strutturali consentono di 'catturare' quelle bande dello spettro elettromagnetico. Il nostro obiettivo è raggiungere un'efficienza del termofotoconvertitore del 10-11%".

Scopo finale della ricerca è ottenere una caldaia innovativa che costi come una tradizionale o il cui eventuale costo aggiuntivo venga ripagato dall'energia elettrica prodotta.

Marco Milano

Fonte: Claudio Ferrari, Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo, Parma, tel. 0521/269222 , email ferrari@imem.cnr.it -