sabato 6 ottobre 2012

La facciata del futuro è realizzabile già oggi: Grande varietà di applicazioni del fotovoltaico per l'ombreggiamento

di Andreas Karweger

Il fotovoltaico può essere usato non solo per la produzione di energia ma, allo stesso tempo, anche per il risparmio energetico. In modo particolare, in caso di ombreggiamento, le possibilità di applicazione del fotovoltaico semitrasparente sono molteplici.


Nell’ambito di un progetto di ricerca, l’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe ha confrontato le facciate fotovoltaiche degli edifici della città nord brasiliana di Fortaleza, di Florianapolis nel Brasile del sud e di Francoforte sul Meno. Nei tre edifici presi in esame, sono stati integrati in tutte le facciate delle relative finestre celle solari cristalline semitrasparenti. Quest’ultime avevano una trasparenza solo del 30%, permettendo, così, di ottenere rilevanti risparmi in termini di raffreddamento delle strutture. Allo stesso tempo, questa tipologia di ombreggiamento comporta anche un aumento del consumo di corrente per l’illuminazione artificiale. “È stato, tuttavia, possibile contrastare il maggior consumo di energia elettrica con un’illuminazione controllata”, spiega Evelise Didoné dell’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe.

Un metodo totalmente diverso per gestire la trasparenza alla luce delle facciate fotovoltaiche è l’utilizzo di celle solari a colorante (DSC) nella facciata. Al posto del silicio, sono utilizzati coloranti che trasformano la luce in corrente elettrica. Lo strato fotoattivo estremamente sottile consente di produrre celle solari trasparenti. Nel caso del fotovoltaico organico, il grado di ombreggiamento può essere regolato tramite il colore e la trasparenza del materiale. Nonostante il grado di efficienza attuale dell’8%, inferiore rispetto alle celle cristalline, in presenza di pari KW, le celle DSC sono in grado di produrre annualmente il 10% - 15% di energia in più rispetto alle celle cristalline, spiega Rossella Corrao della facoltà di architettura dell’Università di Palermo; infatti, le celle a colorante, in caso di luce debole, hanno un grado di efficienza relativamente elevato, poiché il rendimento non dipende primariamente dall’angolo di incidenza del raggio solare. Per questo motivo, l’istallazione non deve avvenire in base all’orientamento del sole, ma i moduli possono essere posizionati anche in verticale oppure in orizzontale senza perdere la loro efficienza.

Inoltre, l’utilizzo di celle DSC nelle facciate in vetro e nelle finestre consente “un duplice utilizzo degli elementi fotovoltaici per l’assorbimento di luce naturale dall’esterno così come da fonti di illuminazione all’interno dell’edificio”, afferma la Corrao, illustrando i vantaggi della cella a colorante. Il periodo di utilizzo delle celle viene, così, prolungato in modo significativo durante l’arco della giornata.

Attualmente, presso l’università di Palermo, la Corrao effettua ricerche su soluzioni innovative per incrementare l’assorbimento di luce degli elementi costruttivi nelle facciate. Un progetto esamina ora se le celle a colorante nelle tegole in vetro siano in grado di ridurre il coefficiente di trasmissione termica (fattore R) in modo tale da soddisfare le future direttive dell’Unione Europea. Le analisi della Corrao mostrano che una suddivisione della cavità all’interno della tegola in vetro in due o più camere singole possa ridurre ulteriormente il fattore R delle tegole. Tale suddivisione può avvenire attraverso le celle a colorante. Le tegole in vetro con le celle a colorante integrato non produrrebbero solo corrente ma, allo stesso tempo, isolerebbero anche meglio rispetto alle tradizionali tegole in vetro.



Il modello permette di calcolare come la tonalità di colore e la trasparenza alla luce si ripercuotano sull’efficienza fotovoltaica delle celle a colorante. Janne Halme dell’Università Aalto, nella città finlandese Espoo, ha esaminato come le celle a colorante possano essere ottimizzate in termini di comfort dei fruitori e della produzione di energia. Tuttavia, Halme non ottimizza il fotovoltaico in relazione alla sua potenza ma lo pone, in primo luogo, al servizio dell’architettura, ciò significa che, quando si utilizzano le celle a colorante, la trasparenza delle finestre e l’estetica della facciata vengono messi in primo piano, in modo tale che “l’efficienza delle celle rivesta necessariamente un ruolo subordinato”, spiega Halme.

I risultati della ricerca qui rappresentati saranno illustrati dalle tre studiose, in occasione del 7° ENERGY FORUM on Solar Building Skins, il 6 dicembre a Bressanone, Italia. In ulteriori relazioni, anche Dieter Moor della ditta austriaca Arcosol presenterà alcune analisi sulla redditività dei sistemi fotovoltaici di ombreggiamento nelle facciate e Livio Nichilo dell’università di Toronto mostrerà, sulla base di un progetto realizzato di recente, come l’efficienza energetica degli edifici possa essere aumentata con l’ausilio del fotovoltaico e del vetro Heat Mirror. Peter Erk di BASF Germania illustrerà, inoltre, il potenziale del fotovoltaico organico per l’architettura. Il programma completo della conferenza di due giorni si trova su internet sul sito www.energy-forum.com.

 

Andreas Karweger

 

Organizzatore: Economic Forum Monaco di Baviera – Bolzano

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