Nanoantenne per celle solari all'80% di efficienza

[Tecnoautoma]

Nanoantenne

Nanoantenne

Mi associo a Franco52 nel chiedere se in pratica è possibile costruire o almeno reperire un kit dimostrativo per valutare applicazioni reali.

Saluti

Tecno

 

[Scrigno5]

mai sentito parlare di orbite geostazionarie!?



quà non capisco... come "fonti non pulite"??? sarebbe sempre solare, quindi "pulito" al 100 % è l'unica energia davvero gratuita, perchè "primaria"!!!
guarda, il vantaggio di avere centrali fotovoltaiche nello spazio sarebbe quello di una
ENORMEMENTE maggiore esposizione allo spettro solare, oltre che costanza (se si lascia perdere il geostazionario, e si predispongono più basi di ricevimento).
quindi meno pannelli, ma più energia,
mettiamo anche che si usino pannelli attuali, da "solo" il 16% di efficienza, con l'80%della trasmissione, siamo a solo al 12-13 %....
ora, però si dia il caso che supponiamo che nello spazio ci sia un irraggiamento 10 volte superiore (e è un'assunzione plausibile, se non ricordo male 1350 w/mq nello spazio e ca. 100 w/mq sulla superficie? a memoria eh!!).
ecco che serve 8 volte meno pannelli per produrre la stessa energia, direi che è un bel guadagno!!! no!?
poi, aggiungi che i pannelli nello spazio hanno meno possibilità di sporcarsi o rovinarsi con agenti atmosferici (ci sono sempre meteoriti e detriti cosmici, comunque! ).
ecco...
ora mettici direttamente le rectenne, lassù, il gioco è fatto!!!!!

ciaoooo
-D-

Allora, delle orbite geostazionarie non ho mai sentito parlare (ho precisato apposta di essere un ignorante :-D).

Tuttavia non ci siamo intesi sull'ultima tua puntualizzazione (colpa mia, non mi sono espresso bene). Intendevo l'utilizzo di laser, sulla terra, per l'eventuale eliminazione degli elettrodotti. E considerando il grande inquinamento generato dalla produzione di corrente (es. mediante combustibili fossili o materiali radiattivi), il 20% di energia persa non è poco. Se poi è inferiorie rispetto a quella attualmente persa allora il discorso cambia. In questo caso la sostituzione degli elettrodotti tradizionali con sistemi al laser sarebbe più un up-grade che una vera soluzione, almeno per ora, ma risulterebbe probabilmente comunque meno inquinante.

 

[giuggiolo0107]

giusto per puntualizzare... ma il "disperso" dove va a finire??? in altro calore in atmosfera?? reoccupato:reoccupato:

 

[Tranego]

Scusate se insinuo un dubbio. Ho sempre avuto paura di un'energia a basso costo, che fatalmente verrebbe sprecata, come una volta, quando costava poco, sprecavamo gasolio. Mi pare di aver capito che ora si ipotizza di captare energia da satelliti geostazionari, che la spedirebbero a terra. A me pare che si altererebbe il naturale equilibrio del sistema terrestre, basato su un'atmosfera che respinge buona parte dell'energia che viene dal sole. Bypassato il problema atmosfera, mi pare che pian piano finiremmo tutti arrosto. Lo stesso ho l'impressione che potrebbe avvenire col proliferare di centrali atomiche. Sono ignorante in materia e vorrei essere rassicurato che il mio sia un catastrofismo fuori posto...

 

[mariomaggi]

Tranego,

A me pare che si altererebbe il naturale equilibrio del sistema terrestre, basato su un'atmosfera che respinge buona parte dell'energia che viene dal sole.

mi sembri ferrato in materia.
Di sicuro l'invio sulla Terra di energia prelevata da raggi che normalmente non raggiungono la Terra sarebbe uno squilibrio, anche se minimo, che contribuisce ad aumentare la temperatura della Terra.
Ciao
Mario

 

[tamerlano]

... che verrebbe compensato dalla non emissione di co2 dei combustibili fossili che non vengono utilizzati per generare energia .

quindi credo che a fine conti il bilancio sia quantomeno in paregio

 

[ottowyt]

Nella situazione in cui ci troviamo non abbiamo bisogno di compensare ma di eliminare se quindi la non emissione di co2 viene ottenuta con sistemi altrettanto nocivi dove sta` il vantaggio?
Rimango della mia idea che bisogna meglio utilizzare cio` che gia` abbiamo a disposizione e non mi si venga a dire che le attuali tecnologie non consentono la produzione di energia pulita

 

[Pademar]

Ho visto anch'io la puntata di Piero Angela, sinceramente mi lascia un pochino perplesso. Personalmente aumentare il traffico nello spazio non può che aumentare la possibilità di collisione fra i satelliti e piccoli meteoriti che circolano liberamente nello spazio. E' stato messo in pensione lo Space Shuttle e chissà quali governi coraggiosi investiranno per primi (soprattutto in questo momento) sui trasporti a basso costo per industrializzare lo spazio, al momento é eccessivamente costoso credo che passeranno almeno altri 10 anni prima di avere le idee chiare.
Concordo con ottowyt che meglio continuare a sviluppare al meglio lo stato dell'arte.

Inoltre ho sempre ritenuto la fantascienza l'anticamera della scienza, l'ho vissuto in prima persona quando ho fatto il militare a perdas in una base sperimentale interforze (polisperinter), i tecnici con camice bianco che scrivevano le traettorie dei missili sulle lavagne di vetro al centro del laboratorio le avevo viste solo nelle puntate di UFO negli anni 70-80.
Di recente in altro film di fantascienza ho visto un dittatore che si era impossessato di una geostazione che accumalava energia dal sole e la trasformava in un laser distruttivo puntato sulla terra... non é rischiamo di inventare un arma a servizio di qualche maleintezionato

 

[Scrigno5]

Nella situazione in cui ci troviamo non abbiamo bisogno di compensare ma di eliminare se quindi la non emissione di co2 viene ottenuta con sistemi altrettanto nocivi dove sta` il vantaggio?
Rimango della mia idea che bisogna meglio utilizzare cio` che gia` abbiamo a disposizione e non mi si venga a dire che le attuali tecnologie non consentono la produzione di energia pulita

L'energia tratta dal sole dubito fortemente possa mai essere inquinante quanto quella tratta dai combustibili fossili. Salvo non si considerino i processi produttivi dei pannelli solari che non so quanto inquinanti siano. Inoltre, il forte abbassamento della quantità di CO2 prodotta darebbe la possibilità alle foreste di eliminarne la quantità in eccesso (riducendo i problemi collegati di riscaldamento terrestre ecc.). Concordo anch'io che, qualunque sia il processo produttivo dell'energia, si debba proseguire verso un continuo miglioramento delle tecnologie per evitare sprechi quà sulla terra.

Incidenti spaziali per "sovraffollamento"? Beh, con quello che costa studiare, produrre e lanciare in orbita i satelliti, penso proprio che si studino tutte le cose per bene .

 

[HAMMURABY]

sembra proprio che queste nano antenne siano MOLTO simili a questa tech,
ma, con la variazione della tipologia nei diodi Array (inglese:serie) usati:

qui Schottky
https://www.energeticambiente.it/ap...91-potenza-motrice-del-calore-ambientale.html (da infrerossi)

questo e quello sono serie di nano-tubi di carbonio
Directory:Charles M. Brown's Thermal Electric Chip - PESWiki
"A mature design of 100,000,000,000 diodes per square centimeter implying
34 nanometer (miliardesimi di Mt) center to center spacing in staggered rows would produce
~100 watts per square centimeter"

sempre "interessantissimi" http://www.coolchips.gi/about.shtml
ma, sicuramente prodotti in modo piu complesso della litografia.

certamente il sistema produttivo usato nella Nantenna,la litografia,
"3 to 15 microns"(milionesimi di Mt)
e i diodi MiM al posto delli Schottky,
sembrano dare ulteriore possibilita' a questa tech
che meriterebbe una pagina su ENERGOCLUB

 

[Pademar]

Incidenti spaziali per "sovraffollamento"? Beh, con quello che costa studiare, produrre e lanciare in orbita i satelliti, penso proprio che si studino tutte le cose per bene .

Non ho dubbi sulla funzionalità dei calcoli, ma credo che prima di cominciare a lanciare nuovi e costossimi satelliti bisogna pensare a qualche innovativa impresa che vada a fare un pò di pulizia nello spazio. Mi riferisco alla spazzatura spaziale, bulloni e pezzi di lamiera in orbita (si parla ormai di cifre a 4 zeri) che già stanno creando qualche problema di collisione con altri satelliti, poi se ci aggiungi la grande quantità di detriti creati dalla collisione fra il Kosmos 2251 e l’ Iridium 33... forse siamo già prossimi ai cinque zeri.

Collisione nello Spazio tra due satelliti - Spazio : notizie, mondo | euronews

 

[BesselKn]

certamente il sistema produttivo usato nella Nantenna,la litografia,
"3 to 15 microns"(milionesimi di Mt)

Hammuraby,
la (foto)litografia non è IL processo produttivo, bensì è solo una delle tante e complicate fasi che compongono il processo produttivo dei circuiti integrati.

Non sono a conoscenza di alcun processo litografico che utilizzi lunghezze d'onda da 3 a 15 ?m per poi avere una risoluzione di 32 nm; ciò a causa degl'insormontabili problemi diffrattivi.

 

[endymion70]

A me pare che si altererebbe il naturale equilibrio del sistema terrestre, basato su un'atmosfera che respinge buona parte dell'energia che viene dal sole. Bypassato il problema atmosfera, mi pare che pian piano finiremmo tutti arrosto. Lo stesso ho l'impressione che potrebbe avvenire col proliferare di centrali atomiche. Sono ignorante in materia e vorrei essere rassicurato che il mio sia un catastrofismo fuori posto...

Il sistema di cui si parla è noto da decenni ed era un progetto della Grumman. Le radiazioni captate nello spazio sarebbero trasmesse sulla terra sotto forma di microonde. La stazione ricevente (all'epoca) sarebbe stata ampia 5-6 Km, e il puntamento sarebbe avvenuto con un sistema fail safe (conferma a terra continua) per evitare "pennellamenti" indesiderati della stazione su aree non volute. La potenza di una singola installazione sarebbe dell'ordine deI gigawatt. Sulla superficie si sarebbe avvertito un cambiamento di temperature dell'ordine dei 10-15°C. Va da sè che la permanenza in quell'area sarebbe interdetta se non per brevissimi tempi.

Un orbita geostazionaria è quella di un corpo che occupa visivamente nel cielo terrestre la stessa posizione. L'altezza è di circa 36000 Km. Può esser solo equatoriale.

La quantità di calore inviata alla terra sarebbe stata comunque trascurabile rispetto a quella inviata dal sole. La potenza inviata dal sole sull'emisfero illuminato è di circa 50 milioni di GW. La potenza di una centrale nucleare è dell'ordine del GW. Inoltre, come ti hanno fatto notare, entrambe le fonti hanno il pregio di non produrre CO2 evitando di aumentare l'effetto serra.

 

[amir]

..."A mature design of 100,000,000,000 diodes per square centimeter implying
34 nanometer (miliardesimi di Mt) center to center spacing in staggered rows would produce
~100 watts per square centimeter"...

100 W*cm^2 = 1 MW*m^2 !!! ambiente congelato all' istante, conduttori vaporizzati.

1 cm = 10 000/1 000 000 m;
1 cm^2 = 100 000 000 000/1 000 000 000 m^2;
in 100 miliardesimi di metro quadrato, circa cento miliardi di oggetti della superficie di circa 34*34=1156 miliardesimi di metro quadrato non ci stanno.
Bello eh? Matematica pura! Salvo errori, capace che tutti quei zeri mi hanno mandato in ciampanella.

 

[HAMMURABY]

33,3 nano = 333 333 a fila per cm x 333 333 = 100 Miliardi!
ma parliamo del simil Nantenne...
http://peswiki.com/index.php/Directory:Charles_M._Brown's_Thermal_Electric_Chip
------------------------------------------------------------------
a me' pare OT parlare di trasmissione a terra dallo spazio di energia,

se non altro perche PRIMA deve essere collettata la radiazione solare
e POI dovra essere inviata....

mettiamo pure che le Nantenne possano essere utili in tutte e due i casi;
nell invio e nella raccolta....
tantovale che la si raccolga a terra!

dato che l'efficenza della conversione e' data 80% e
il costo di produzione e' di 50 volte inferiore al fotovoltaico

"Nantennas are cheaper than photovoltaics.
While materials and processing of photovoltaics are expensive ($95 per square foot
for a silicon wafer), Steven Novack estimates the current cost of the nantenna material itself
as around fifty cents to one dollar per square foot"

 

[ottowyt]

x Scrigno5
non ho messo in dubbio che l`energia solare non sia pulita ma metto in dubbio che captarla nello spazio e trasferirla a terra sia piu` vantaggioso ( e pulito) che captarla a terra.
Come gia` detto da Hammuraby le nanoantenne possono essere utilizzate direttamente a terra in modo piu` diffuso con maggior concentrazione la` dove serve piu` energia,
senza aumentare le temperature,
senza necessitare di manutenzione certo meno frequente ma molto piu` costosa,
senza avere un unico punto di ricezione dell`energia e quindi un problema di distribuzione della stessa ancora piu` problematico di quello attuale basato su un maggior numero di centrali (purtroppo non pulite),
senza la possibilita` che qualcuno abbia in futuro il monopolio delle stesse stazioni e detti le sue regole.
Inoltre l`ho lasciato per ultimo perche` ancora da valutare bene ma un impianto del genere deve avere obbligatoriamente delle dimensioni importanti assolutamente da non paragonare ad un normale satellite, non ci saranno problemi di ombre proiettate sulla terra?

 

[BesselKn]

1) senza aumentare le temperature,
2) senza necessitare di manutenzione
3) senza avere un unico punto di ricezione dell`energia e quindi un problema di distribuzione della stessa
4) senza la possibilita` che qualcuno abbia in futuro il monopolio delle stesse stazioni e detti le sue regole.
5) non ci saranno problemi di ombre proiettate sulla terra?

Salve.
1) Potrebbe comunque verificarsi un aumento della temperatura localmente, cioè nella zona dove sono posti i pannelli.
2) Be', un minimo di manutenzione ci vuole sempre.
3) I problemi di distribuzione semmai saranno ridotti ma mai eliminati.
4) Attualmente, le industrie elettroniche che sono in grado di produrre circuiti integrati con risoluzione di 32 nm si contano su una mano: Intel-Micron, IBM-AMD, TSMC (fabbrica di semiconduttotri alla quale s'appoggiano NVIDIA, Altera, Connexant, VIA, Qualcomm, AMCC, ...) e IMEC (consorzio interuniversitario al quale partecipano tutte le big dell'industria dei circuiti integrati, comprese diverse di quelle già citate).
Come vedi, per ora tale tecnologia resta molto costosa (dal momento che tutte le grosse industrie hanno dovuto perfino consorziarsi per sviluppare tale tecnologia) e in mano a pochi.
È quindi probabile che, in un futuro pieno di nanoantenne, saranno le big dell'elettronica/nanoelettronica a dettare le regole.

 

[consorzio new energy]

Nano antenne

Nano antenne

Chiedo scusa se mi intrometto in questa discussione per altro molto interessante
ma le nanoantenne sono state sviluppate come tecnologia già dal 2008 esisteva la Nanosolar che ora già produce pannelli non siamo ancora pronti ad investire a piene mani in questa tecnologia perchè non ha lo storico e quindi non da certezza sulla durata agli investitori
Qui di seguito un link alla pagina della ditta
Nanosolar: Technology
Distinti saluti
Nazario Buda

*** Non e' permesso pubblicare indirizi email non verificabili, usare i messaggi privati ***

 

[BesselKn]

già dal 2008 esisteva la Nanosolar che ora già produce pannelli

Mi pare però che i pannelli della Nanosolar si basino sull'effetto fotovoltaico (interazione quantistica). Qui, invece, si discute su come catturare l'energia solare mediante la classica interazione campo elettromagnetico-antenna.

Il massimo della radiazione solare al suolo è intorno a 550 nm (nel vuoto). Per captare efficientemente tale radiazione converrebbe costruire delle antene dipolari a 1?, ovvero lunghe 550 nm e molto strette (diciamo con larghezza < 55 nm).Si capisce bene, da queste dimensioni, che tali nanoantenne sono alla portata solo dell'industria elettronica.
Tra l'altro, le dimensioni appena scritte valgono solo se le antenne fossero poste nel vuoto (o in aria). Invece, nei circuiti integrati, le metallizzazioni sono circondate, grosso modo, o da SiO2 o da Si variamente drogato. Forse è meglio che tali antenne vengano circondate da SiO2, piuttosto che da Si, per evitare che si manifesti l'effetto fotoelettrico (infatti, noi si vuole sfruttare l'interazione classica tra campo elettromagnetico e antenna, non quella quantistica). Ma l'indice di rifrazione del SiO2 a 550 nm è 1,46 . Pertanto alla lunghezza d'onda di 550 nm che ho fuori dal chip corrisponde una lunghezza d'onda di 550 nm/1,46 = 377 nm nel SiO2.
Quindi occorre realizzare piste metalliche lunghe 377 nm e larghe possibilmente meno di 37,7 nm, al fine di costruire le nostre antenne dipolari.
Chi può fare ciò oggi, nel 2010? Soltanto le industrie elettroniche all'avanguardia, dal momento che la risoluzione di 32 nm è stata raggiunta proprio quest'anno dai colossi dell'elettronica che ho scritto nel messaggio precedente.

I problemi sono innumerevoli. Sul momento mi vien in mente:
- occorre realizzare antenne di diverse dimensioni (e attenzione alla dispersione cromatica!), poiché la radiazione solare ha uno spettro elettromagnetico continuo e non centrato sui 550 nm;
- i metalli diventano TRASPARENTI alle onde elettromagnetiche tipicamente nell'UV. Quindi l'energia dello spettro solare dagli UV in su è persa, a meno che non si riesca a integrare il fotovoltaico alle nanoantenne;
- sopra all'UV intervengono altri fenomeni d'interazione radiazione-materia che sono di origine prettamente quantistica. Quindi, anche per questa parte di spettro elettromagnetico non si ha la possibilità di conversione in energia elettrica (per via classica);
- come gestisco, a livello di circuito integrato, delle potenze ben più elevate rispetto al fotovoltaico tradizionale (sempre che il rendimento dell'80% sia un dato affidabile)? Forse ci saranno dei grossi problemi di elettromigrazione, quindi di affidabilità... Mah!

 

[Scrigno5]

x Scrigno5
non ho messo in dubbio che l`energia solare non sia pulita ma metto in dubbio che captarla nello spazio e trasferirla a terra sia piu` vantaggioso ( e pulito) che captarla a terra...ecc...

Scusami, cito solo una parte del tuo messaggio per richiamare la tua attenzione evitando di occupare troppo spazio.

Il problema dell'invio è giustamente da valutare, le microonde scaldano (tipo il forno) e non va bene, il laser però è un fascio concentrato di energia ed ha poca diffusione, non nulla però, e lo si può provare utilizzando frequenze più o meno energetiche. Su grandi potenze la diffusione potrebbe essere un problema, ma se da un satellite partissero più laser indirizzati a più punti di ricezione si avrebbe una migliore distribuzione delle perdite (cioè, se il laser in toto perde il 20% d'energia, e mettiamo che il 5% sia perso dal raggio a causa dell'aria ecc., quel 5% che può scaldare l'aria, verrebbe distribuito in una zona molto più ampia). Il discorso manutenzione e produzione li hanno già affrontati.

Detto questo, le nanoantenne mi sembrano ancora molto "work-in-progress" seppure un'ottima idea. Una cosa non ho capito da un utente sopra, che mi sembra tra l'altro molto preparato, in che senso i metalli, dalle radiazioni UV in su diventano "trasparenti" (immagino tu intenda permeabili)? Che sappia io, i metalli sono opachi alle radiazioni come tutti i materiali. E' chiaro che a seconda dell'energia posseduta le radiazioni sono più o meno penetranti, ma basta pensare alle placche o viti metalliche ai raggi X nelle radiografie, apparecchi ortodontici nelle ortopantomografie (sempre raggi X), qualsivoglia metallo in una TC...si ha sempre opacità dei metalli, ed i raggi X hanno frequenze ben maggiori rispetto agli UV...

Quindi, siccome se l'hai detto un motivo c'è, puoi spiegarti? (chiedo perchè mi interessa sul serio la cosa, non è una domanda fatta con ironia)