Immaginate una finestra che oltre a consentire alla luce esterna di illuminare gli ambienti interni sia anche capace di produrre energia elettrica da fonte rinnovabile. E immaginate ora che questa tecnologia sia producibile in serie ed a costi competitivi. Immaginate infine che tutto ciò non sia parte di futuro prossimo ma sia già pronto per il mercato. Ebbene la ‘finestra fotovoltaica‘ e già una realtà ed è nata in Italia dal lavoro dei professori Francesco Meinardi e Sergio Brovelli dell’università Bicocca di Milano. Si basa sull’uso di una tecnologia denominata LSC e riesce concreatamene ad abbinare la trasparenza rispetto alla luce con la capacità di produrre energia. Dell’idea originale si era parlato già un paio di anni fa, ma è notizia di queste ore che il progetto ha raggiunto una sua piena maturità al punto da far nascere uno spin-off societario denominato Glass to Power.
La finestra fotovoltaica che guarda all’ambiente
Finestre e vetrate occupano una parte considerevole della superficie esterna degli edifici, specie di quelli più moderni. Utilizzare questa stessa superficie per la produzione di energia elettrica con tecnica fotovoltaica offrirebbe ovviamente un notevole vantaggio nel percorso per l’autosufficienza energetica degli edifici. Il problema di fondo che ha reso questa strada impraticabile è che i normali pannelli fotovoltaici sono molto opachi e la loro installazione finirebbe per sottrarre alle finestre la loro funzione di base.
La finestra fotovoltaica nata alla Bicocca supera questo problema impiegando dei pannelli in materiale plastico in cui sono immerse nanoparticelle in grado di catturare l’energia della luce solare e trasformarla in elettricità. Ne deriva la possibilità di realizzare lastre ad alta trasparenza ma allo stesso tempo in grado di assorbire l’irraggiamento solare.
Al vantaggio ecologico della produzione di energia pulita si associa quello tecnico di una soluzione che non ha alcun impatto negativo sull’estetica e sulla fruibilità degli edifici e che nella maggior parte dei contesti potrà essere utilizzata anche in sostituzione dei sistemi già in uso.
I Concentratori Solari Luminescenti
Lo sviluppo della finestra fotovoltaica ha richiesto un lungo sviluppo tecnico che affonda in pieno nel settore delle nanotecnologie. Alla base del progetto sono infatti posti i così detti Concentratori Solari Luminescenti (LSC, Luminescent Solar Concentrators) il cui sviluppo si deve ai già citati professori Meinardi e Brovelli, in collaborazione con un gruppo di ricercatori del Los Alamos National Laboratory e di Hunter McDaniel dell’azienda UbiQD.
Questi nuovi concentratori sono realizzati tramite lastre di plastica al cui interno sono immerse nanoparticelle in grado assorbire una parte della radiazione e rifletterla all’interno della lastra stessa. La luce riflessa viene quindi concentrata verso piccoli pannelli solari disposti lungo il bordo della lastra di plastica. In questi elementi avviene la vera e propria trasformazione della luce in energia sfruttando l’effetto fotovoltaico.
Ogni finestra fotovoltaica può quindi essere realizzata con una o più lastre con una grado di trasparenza variabile a seconda del tipo di impiego ma sempre sufficiente a garantire l’illuminazione degli ambienti. Le lastre ai Concentratori Solari Luminescenti sono inoltre realizzate in materiali atossici ed sono in grado di assorbire energia dall’intero spettro luminoso superando i limiti di tecnologie che operavano solo su alcune lunghezze d’onda.
La nanoparticelle sviluppate nell’ambito di questo progetto sono realizzate combinando diverse leghe ed sono state progettate per non riassorbire la luce riflessa dalla stesse particelle. Proprio questa caratteristica consente di realizzare lastre fotovoltaiche di grandi dimensione senza perdere efficienza. I pannelli con tecnologia LSC sono in gradi di sviluppare potenze dell’ordine dei 50 W per metro quadro, un valore che spiega molto chiaramente le potenzialità di questa soluzione.
Verso la building sustainability
Una delle grandi sfide che segnerà i prossimi decenni sarà la completa revisione del modello energetico degli edifici. Allo stato attuale la maggior parte delle strutture richiede energia dall’esterno per essere riscaldata nei mesi freddi e climatizzata nei mesi caldi. La nuova frontiera è rappresentata da edifici energeticamente autosufficienti progettati in modo da produrre energia e limitare al tempo stesso i consumi.
La nanoparticelle rappresentano un fattore di sviluppo importante in questa direzione aprendo a prospettive finora inesplorate. Pannelli con Concentratori Solari Luminescenti potranno ad esempio essere impiegati non solo per finestre e vetrate ma anche per rivestire altre superfici come tetti e pareti senza pregiudicarne l’aspetto estetico e funzionale.
Nasce Glass to Power
Come dicevano all’inizio, la finestra fotovoltaica è ormai pronta per uscire dai laboratori di ricerca ed proporsi sul mercato. Nasce in questo ambito la nuova società Glass to Power, uno spin-off di ateneo che si occuperà della commercializzazione dei prodotti basati sulla tecnologia LSC. La società nasce con un capitale iniziale di 300 mila euro e vede la partecipazione dei due inventori e della stessa università milanese.
Glass to Power parte con un team iniziale di 7/8 persone e con un importante portafoglio di brevetti legati soprattutto alle nanotecnologie. Il mercato di riferimento della nuova società è quello della Building-Integrated Photovoltaic, ovvero del fotovoltaico integrato nella progettazione. Si tratta di un segmento in forte crescita il cui sviluppo sarà trainato anche dagli impegni internazionali per la riduzione delle emissioni.
Via | Università Milano-Bicocca
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