Finestra solare ibrida: la rivoluzione energetica per edifici sostenibili
Un nuovo impianto solare ibrido, sviluppato da un gruppo di ricercatori internazionali, offre una soluzione innovativa per integrare la produzione di energia direttamente in vetrate e finestre. Sebbene l’efficienza sia ancora bassa, questo sistema è in grado di generare acqua calda fino a 50°C. Le facciate e vetrate fotovoltaiche stanno lentamente guadagnando terreno nell’architettura sostenibile, aprendo nuovi orizzonti per gli edifici a energia quasi zero (nZEB). Tra le ricerche più promettenti, c’è chi si concentra sullo sfruttamento completo dell’energia solare, come nel caso di una finestra fotovoltaica termica progettata da Francesco Polito, Gan Huang e Christos N. Markides. I ricercatori, provenienti rispettivamente dall’Imperial College di Londra e dal Karlsruhe Institute of Technology, hanno creato un sistema ibrido che sfrutta la luce solare per produrre sia energia elettrica che calore. Questa tecnologia potrebbe risultare particolarmente utile in ambienti dove non è disponibile spazio per l’installazione di pannelli solari sui tetti o sulle coperture degli edifici.
Il principio di funzionamento è simile a quello dei collettori solari ibridi (PV-T), che combinano celle fotovoltaiche con pannelli termici. Questi collettori, diffusi principalmente in ambito residenziale, sono capaci di riscaldare l’acqua sanitaria fino a temperature comprese tra i 60° e i 70°C. Attualmente, diversi produttori offrono questa tecnologia, e la ricerca si sta concentrando su soluzioni innovative come l’integrazione con materiali a cambiamento di fase (PCM) o con sistemi ottici di concentrazione. Nonostante i progressi, i pannelli solari ibridi necessitano ancora di spazi ampi sui tetti.
La finestra fotovoltaica-termica sviluppata dai ricercatori potrebbe rispondere a questa esigenza, permettendo di sfruttare aree precedentemente inutilizzabili degli edifici per generare simultaneamente energia elettrica e acqua calda. Il team definisce questa finestra come la prima PV-T semi-trasparente per l’integrazione nell’edilizia. Il sistema utilizza un vetro solare semi-trasparente fornito da Onyx Solar, composto da micro-strisce di celle in silicio amorfo distanziate per coprire parzialmente la superficie del vetro. Il calore prodotto dalle celle fotovoltaiche e quello proveniente dagli infrarossi della luce solare vengono recuperati tramite uno strato d’acqua di 4 mm posto dietro al vetro. Un ulteriore strato di vetro standard a basso contenuto di ferro completa il sistema, che è mantenuto insieme da due telai in policarbonato.
I test condotti a Londra, utilizzando diversi angoli di inclinazione (30°, 60° e 90°), hanno mostrato che a 30° di inclinazione, la finestra può produrre contemporaneamente energia elettrica con un’efficienza del 3,6% e acqua calda a circa 50°C con un’efficienza termica del 10,7%, durante una tipica giornata estiva. Con l’aumento dell’angolo di inclinazione a 90° (verticale), l’efficienza termica sale al 17,6%, mentre l’efficienza elettrica diminuisce leggermente, scendendo al 3,3%.