O echipă de cercetători din China a creat un material inovator din lemn de balsa, capabil să absoarbă energia solară pe timpul zilei și să o restituie sub formă de căldură pe timpul nopții. Studiul, publicat în revista Advanced Energy Materials și preluat de Descopera.ro, subliniază potențialul acestui lemn modificat de a încălzi locuințele fără a depinde exclusiv de sursele clasice de energie.
Procesul de transformare a lemnului într-un „acumulator termic” este unul complex. Mai întâi, lignina – componenta care dă rigiditate lemnului – este eliminată, rezultând o structură poroasă, asemănătoare unui burete. Aceste microcanale sunt acoperite cu fosforenă neagră, un material cu o capacitate ridicată de absorbție a luminii solare, ce o convertește în căldură. Pentru protecția și îmbunătățirea performanței stratului, cercetătorii au folosit acid tanic și ioni de fier, iar nanoparticulele de argint au contribuit suplimentar la eficiență.
În etapa finală, lemnul a fost impregnat cu acid stearic, capabil să stocheze căldura acumultă pe timpul zilei și să o elibereze gradual în perioadele de răcire. Astfel, lemnul funcționează ca un rezervor termic natural.
Capacitatea de stocare a energiei și impactul asupra încălzirii locuințelor
Materialul rezultat poate stoca aproximativ 175 kilojouli de energie pe kilogram, echivalent cu 0,0486 kWh/kg. Având în vedere greutatea estimată de circa 160 kg pe metru cub, un cub de lemn poate reține aproximativ 7,8 kWh de căldură.
Împlicând aceste date într-o casă tipică de 100 mp, cu pereți și acoperiș realizați din acest lemn inovator, rezulta o capacitate totală de stocare de aproximativ 323 kWh. Aceasta poate permite încălzirea casei pentru o perioadă estimată astfel:
- 10–20 zile în cazul unei locuințe foarte bine izolate, cu un consum de 15–20 kWh pe zi
- 5–8 zile în locuințe obișnuite, cu un consum mediu de 40–60 kWh pe zi
- 2–3 zile pentru case slab izolante, cu un consum ridicat de 90–120 kWh pe zi
Performanțe sezoniere și producția de electricitate
Pe timpul verii, acest lemn poate acumula aproape în întregime energia solară într-o singură zi însorită, stocând peste 300 kWh. Energia astfel păstrată poate fi folosită pentru încălzirea apei sau chiar transformarea în electricitate. În schimb, pe timpul iernii, capacitatea de stocare scade din cauza intensității reduse a luminii solare, dar materialul poate totuși să acumuleze între 150 și 230 kWh, suficient pentru câteva zile de încălzire.
Pentru generarea de electricitate, lemnul este conectat la un generator termo-electric care transformă căldura în curent electric. În laborator, s-au înregistrat până la 0,65 volți, o valoare modestă, insuficientă pentru alimentarea completă a unei locuințe, dar utilă pentru funcționarea unor dispozitive mici sau a sistemelor smart.
Inovația le aduce aminte cercetătorilor de casele norvegiene, izolate cu lemn tratat termic, care reține căldura eficient chiar și la temperaturi foarte scăzute, fără a apela la materiale sintetice.
Deși nu înlocuiește complet sistemele convenționale de încălzire sau panourile solare, această descoperire reprezintă o soluție promițătoare pentru reducerea consumului energetic în construcții și utilizarea durabilă a resurselor naturale.
