venerdì, Febbraio 23, 2024

Palazzi come batterie: la ricerca rivoluzionaria sui materiali da costruzione

PALAZZI BATTERIE DI ACCUMULO: IL FUTURO DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE

L’Università dell’Alabama e del National Renewable Energy Laboratory negli Stati Uniti hanno pubblicato una ricerca su un metodo per inserire i materiali a cambiamento di fase usati per l’immagazzinamento di energia termica nei materiali da costruzione. In questo modo, gli edifici realizzati con questi materiali potrebbero svolgere il ruolo di batterie di accumulo termiche.

NUOVO APPROCCIO ALL’IMMAGAZZINAMENTO DI ENERGIA TERMICA

Nel campo dell’accumulo di energia termica, esistono delle microcapsule che vengono utilizzate per immagazzinare materiali a cambiamento di fase (PCM, Phase-Change Material). Queste microcapsule migliorano le prestazioni termiche e meccaniche dei PCM aumentando l’area di trasferimento del calore e impedendo allo stesso tempo la fuoriuscita dei materiali di fusione.

I PCM possono immagazzinare e rilasciare una grande quantità di energia attraverso la formazione e la rottura di legami molecolari. E nel corso degli anni stanno guadagnando sempre più attenzione proprio per la loro notevole capacità di assorbire e rilasciare quantità sostanziali di energia durante i processi di fusione e cristallizzazione in un ampio intervallo di temperature.

SFIDE NELL’UTILIZZO DEI PCM NEI MATERIALI DA COSTRUZIONE

La relazione tra PCM e le microcapsule che li contengono è fortemente sbilanciata a causa di quest’ultime, perché usano tipicamente gusci di polimeri che soffrono di una mancanza di resistenza e che limitano gli utilizzi dei PCM. Per esempio, con rivestimenti di polimeri sarebbe impossibile integrare le microcapsule nei PCM per usarli nei materiali da costruzione.

LA SOLUZIONE: INSERIRE I PCM NELLE CENOSFERE

Il gruppo di ricercatori statunitensi ha sviluppato un nuovo metodo per applicare un rivestimento di silice sulla superficie delle microcapsule. Di fatto il rivestimento è applicato sulle cenosfere, microsfere leggere, cave e sferiche che sono un sottoprodotto della combustione del carbone nelle centrali elettriche a carbone.

Le cenosfere sono già utilizzate nei materiali da costruzione; per esempio, come riempitivi nel cemento per produrre calcestruzzo a bassa densità.

VANTAGGI DELL’UTILIZZO DELLE CENOSFERE

Inserire un PCM, che può immagazzinare energia termica, nello “scudo” formato da microcapsule di cenosfere consente un utilizzo delle sue proprietà in situazioni che richiedono più resistenza.

Secondo i ricercatori, il nuovo rivestimento offre un notevole miglioramento delle prestazioni termiche delle microcapsule e una maggiore tolleranza al fuoco, mentre la sua resistenza strutturale consente l’integrazione delle microcapsule nei materiali da costruzione “senza causare una drastica perdita di resistenza” della struttura.

LA TRASFORMAZIONE DEGLI EDIFICI IN UNITÀ DI ACCUMULO ENERGETICO

Una volta che il materiale per l’energia termica sarà integrato con i materiali da costruzione o con le unità di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria, “potremo trasformare gli edifici in unità di accumulo energetico distribuito”, e immagazzinare negli edifici l’energia in eccesso durante i periodi di alta produzione di energia rinnovabile, come quella eolica o solare.

In futuro, questi materiali potrebbero far sparire le batterie di accumulo al litio negli edifici, perché gli edifici diventerebbero le batterie stesse, sebbene di tipo termico.

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