O echipă de cercetători din China a creat un material inovator pe bază de lemn care acumulează energia solară pe timpul zilei și o eliberează gradual pe timpul nopții, ajutând la încălzirea locuințelor. Studiul, publicat în revista Advanced Energy Materials și citat de Descopera.ro, descrie modificarea lemnului de balsa pentru a-l transforma într-o sursă eficientă de stocare a căldurii.
Conceptul a pornit de la limitările panourilor solare tradiționale, care funcționează doar în prezența luminii și a dificultății de a stoca energia generată. Pentru a depăși aceste obstacole, cercetătorii au eliminat lignina din lemn, obținând o structură poroasă asemănătoare unui burete, care facilitează captarea luminii solare.
Aceste pori microscopici au fost acoperiți cu fosforenă neagră, un material ce absoarbe eficient radiația solară și o transformă în căldură. Pentru a proteja și îmbunătăți performanța acestui strat, s-au folosit acid tanic, ioni de fier și nanoparticule de argint. În final, lemnul a fost tratat cu acid stearic, care funcționează ca un rezervor termic, capabil să stocheze energia termică în timpul încălzirii și să o elibereze treptat în răcire.
Capacitatea de stocare a energiei a lemnului modificat este de aproximativ 175 kilojouli pe kilogram, adică 0,0486 kWh/kg. Astfel, un metru cub de lemn, cu o greutate de circa 160 kg, poate reține în jur de 7,8 kWh de căldură. Aplicând aceste date pentru o casă standard de 100 metri pătrați, cu pereți și acoperiș confecționați din acest material, se poate calcula un volum total activ de 41,6 metri cubi de lemn, capabil să stocheze teoretic circa 323 kWh de energie termică.
În funcție de nivelul de izolație și consum energic al locuinței, această cantitate poate asigura încălzirea pentru perioade diferite:
- Case foarte bine izolate, cu un consum de 15-20 kWh/zi, pot beneficia de căldură până la 20 de zile.
- Case standard, ce consumă între 40-60 kWh/zi, pot fi încălzite timp de 5-8 zile.
- Case slab izolate, cu un consum mediu de 90-120 kWh/zi, pot menține confortul termic 2-3 zile.
Pe timpul verii, lemnul poate fi încărcat complet într-o zi însorită, acumulând peste 300 kWh, energie ce poate fi folosită atât pentru încălzire, cât și pentru producerea de apă caldă sau electricitate. În sezonul rece, încărcarea este mai redusă, însă o zi însorită poate oferi între 150 și 230 kWh, suficient pentru câteva zile de funcționare fără resurse suplimentare.
Mai mult, lemnul modificat poate genera electricitate prin conectarea la un generator termoelectric care transformă căldura acumulată în curent. Deși tensiunea produsă în laborator a fost de doar 0,65 volți, suficientă pentru alimentarea unor dispozitive mici sau sisteme inteligente, aceasta reprezintă un pas important spre integrarea într-un sistem energetic sustenabil.
Ca exemplu de durabilitate și eficiență în utilizarea lemnului pentru izolație, cercetătorii menționează casele din Norvegia, unde lemnul tratat termic reține căldura chiar și la temperaturi foarte scăzute, până la -30 de grade Celsius.
În concluzie, această tehnologie nu vine să înlocuiască complet sistemele tradiționale de încălzire sau panourile solare, dar oferă o soluție complementară eficientă, reducând considerabil consumul de energie în locuințe și potențial contribuind la un viitor mai verde.
