GreEnergy: una nuova era per l’energia solare

Molte delle fonti di energia che usiamo al giorno d’oggi hanno bassa efficienza, si basano su risorse non rinnovabili e causano enormi danni al pianeta contribuendo al riscaldamento globale. GreEnergy propone l’uso della più pulita tra le energie disponibili: il sole. Il sole è la risorsa energetica più potente ed abbondante che abbiamo sulla Terra, e rappresenta una sorgente di energia inesauribile per il nostro pianeta. Tuttavia, secondo quanto riportato dal Joint Research Centre (JRC), ad oggi l’energia fotovoltaica copre solo il 4% del consumi mondiali, a causa della bassa efficienza dei pannelli fotovoltaici, e del loro costo elevato.

L’ambizione del Progetto GreEnergy è quella di definire un nuovo paradigma nel campo dell’energia solare. Il progetto prevede di realizzare un prototipo di un nuovo sistema di estrazione dell’energia dal sole attraverso nano-antenne ottiche accoppiate ad un dispositivo ultraveloce di rettificazione e alla carica di un super-micro condensatore. L’obiettivo è di dimostrare un’efficienza del 20-40% per rendere questa tecnologia competitiva con l’attuale stato dell’arte. Va inoltre notato che la massima efficienza teorica ottenibile con questo nuovo approccio è molto superiore a quella delle celle fotovoltaiche, lasciando così intravvedere una ampia strada verso ulteriori miglioramenti futuri.

Questa soluzione innovativa a basso costo potrebbe rivoluzionare completamente il mercato dell’energia e dare vita a nuovi dispositivi elettronici che potrebbero funzionare auto-alimentandosi senza la necessità della connessione alla rete elettrica o ad un alimentatore esterno: potrebbero così nascere dispositivi indossabili, come pure sensori per le infrastrutture, i veicoli o l’ambiente.

Il prototipo che verrà sviluppato nel progetto GreEnergy costituirà un avanzamento della conoscenza nel campo della conversione dell’energia solare, che avrà ricadute sulle compagnie di distribuzione dell’energia e della produzione di pannelli solari, e con un beneficio globale in termini di riduzione della dipendenza dai carburanti fossili.

Coordinato dalla Chalmers University of Technology (Svezia), GreEnergy è un progetto interdisciplinare di durata quadriennale che coinvolge otto partner provenienti da 6 stati diversi: oltre alla già citata Università capofila, le Università di AAlto (Finlandia), l’Università Politecnica delle Marche e l’Università di Udine con il gruppo del prof. Michele Midrio del Dipartimento Politecnico di Ingegneria e Architettura, tre SME ad alta specializzazione tecnologica, AMO GmbH (Germania), SCIPROM Sàrl (Svizzera) e Nogah Photonics (Israele) ed un centro di ricerca, IHP – Innovations For High Performance Microelectronics (Germania).

“Con GreEnergy vogliamo dimostra che è possibile raccogliere e convertire l’energia solare in maniera più efficiente e a minor costo di quello che si fa al giorno d’oggi” dice il coordinatore del progetto, progf. Per Lundgren della Chalmers University of Technology. “Riuscire a convertire onde elettromagnetiche alle frequenze ottiche, e ad accumulare l’energia convertita è una sfida enorme, che noi vogliamo vincere affrontando in modo coordinato il design, la progettazione e la fabbricazione delle antenne, del rettificatore e delle nano-batterie. Il risultato sarà un successo senza precedenti che rappresenterà un cambio epocale del modo in cui potremo sfruttare l’energia del sole”.

• Ulteriori informazioni sul progetto: https://www.greenergy-project.eu
• Keywords e frasi per I motori di ricerca: energia solare, conversion dell’energia solare, fonti di energia rinnovabili, dispositivi elettronici auto-alimentati, antenne ottiche a larga banda, rectenne, elettronica e grafene, grafene per le energie rinnovalbili, micro-supercapacitori, energia pulita, celle fotovoltaiche, antenne ottiche, nano antenne, elettronica ultraveloce, diodi MIM, interazione lunce materia, trasporto elettronico, modellazione multi-fisica.

-------------------------------------------------------------------------------------------------

GreEnergy: setting a new paradigm for solar energy harvesting

A new project funded by the European Commission through the Horizon 2020 Programme aims at developing optical nano-antennas as cost-effective solar energy harvester for a greener future

Most energy sources we use today have low efficiency, rely on non-renewable resources and cause severe damage to our planet by contributing to global warming. GreEnergy envisions the use of the cleanest energy source available: the sun.  The sun is the world's most powerful and abundant energy resource, and offers a nearly unlimited supply of energy to our planet. However, according to the Joint Research Centre (JRC), current solar photovoltaics (PV) produce roughly 4% of the world’s electricity, due to their low efficiency and relatively high costs.

GreEnergy’s ambition is to define a new paradigm in the field of solar energy harvesting, by prototyping a self-powering system based on optical nano-antennas which can harvest solar energy, rectify the AC signal and use it to charge a micro-supercapacitor. The targeted overall efficiency of the demonstrators is around 20-40%, that is competitive with respect to the state of the art. In addition, the maximum theoretical efficiency of the approach is much beyond the theoretical limit of a single PV cell efficiency, leaving ample room for further technological improvements.

This cost-effective solar energy harvester might change the energy market dramatically. The on-chip self-powering mechanism will allow realizing smart devices that never need to be charged from an external power supply – like wearable outdoor devices, structural-monitoring sensors for vehicles and infrastructures, or environmental sensors. GreEnergy’s proof-of-concept demonstrators will furthermore advance the scientific knowledge in the field of solar energy harvesting at large – with potential implications also for energy providers and solar cells companies – and help reducing the dependency on toxic fossil fuels.

Coordinated by Chalmers University of Technology, GreEnergy is a four-year interdisciplinary project that builds on the expertise of four top-level universities, one research centre and three specialized SMEs coming from 6 different countries, including Chalmers University of Technology (Sweden), Aalto University (Finland), AMO GmbH and IHP – Innovations For High Performance Microelectronics (Germany), NOGAH PHOTONICS Ltd (Israel), SCIPROM Sàrl (Switzerland), Università Politecnica delle Marche and Università di Udine (Italy).

“With GreEnergy we want to demonstrate that it is possible to harvest solar energy more efficiently and at lower cost than what is currently done with photovoltaic cells”, says the project coordinator Prof. Per Lundgren, from Chalmers University of Technology. “It is a real challenge to rectify electromagnetic waves at optical frequencies into a DC current for energy storage and management – which is something we intend to achieve by coordinated design of the antenna, rectifier and energy storage device for optimum integration. Such an integrated technology has no precedents and will represent a fundamental change in the way that solar energy can be harvested.”

• More info on GreEnergy: visit the GreEnergy website at https://www.greenergy-project.eu
• Keywords and phrases for Search engines: solar energy, energy harvesting, renewable energies, self-powering electronics, optical wideband antennas, rectennas, graphene electronics, graphene for renewable energy, micro-supercapacitors, clean energy technology, photocells, photovoltaic energy, optical antenna, nano-antennas, ultrafast electronics, MIM diodes, ultracapacitors, light-matter interaction, quantum transport, multi-physics modelling