4 Dicembre 2022
Efficienza energetica Energia Scienze e ricerca Società

Finestre fotovoltaiche: un apporto significativo per gli edifici NZEB

Avremo presto nelle case delle finestre fotovoltaiche che contribuiranno a rendere il consumo energetico degli edifici quasi a zero, grazie alla tecnologia dei concentratori solari luminescenti (LSC), messa a punto da un team di ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca, in collaborazione con il Politecnico di Milano e realizzata industrialmente dalla società spin-off Glass to Power.

Il settore residenziale è un grande consumatore di energia e al contempo emettitore di gas serra. Secondo un Rapporto UNEP-EIA le emissioni dirette e indirette indotte dal settore degli edifici e delle costruzioni (consumo di energia per il riscaldamento e la climatizzazione, acqua calda e illuminazione; gas fluorurati, energia e gas serra “bloccati” nei materiali da costruzione) rappresentano oggi circa il 20% delle emissioni di gas serra mondiali.

La nuova Direttiva 2018/844/UE che modifica la Direttiva EPBD 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell’edilizia, e che dovrà essere recepita entro marzo 2020, mira a decarbonizzare idealmente il settore ed avere un parco edifici net zero (NZEB) al 2050, in linea con la Strategia a lungo termine di neutralità climatica a lungo termine.

L’acronimo NZEB (Nearly Zero Energy Building), viene utilizzato per definire un edificio il cui consumo energetico è quasi pari a zero ovvero edificio ad elevatissima prestazione che riduce il più possibile i consumi per il loro funzionamento e l’impatto sull’ambiente. Questo vuol dire che la domanda energetica per riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, produzione di acqua calda sanitaria ed elettricità è davvero molto bassa. Tali interventi non riguardano solo gli edifici di nuova costruzione, ma soprattutto quelli di ristrutturazione e riqualificazione di quelli esistenti, trasformando un’abitazione energivora in una in Classe A o appunto NZEB.

Un passo avanti verso la costruzione degli edifici a impatto zero grazie alla realizzazione, ad opera di team di ricerca del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, in collaborazione con il Politecnico di Milano e del Los Alamos National Laboratory (Stati Uniti), di concentratori solari luminescenti (LSC) per integrazione architettonica con la più alta efficienza mai ottenuta a livello globale.

I concentratori solari luminescenti sono lastre di plastica in cui sono incorporate speciali nanoparticelle che catturano e concentrano la luce solare e che possono essere integrati sulle finestre fotovoltaiche, trasformando così comuni finestre in pannelli solari semitrasparenti. Una tecnologia che non impatta l’estetica degli edifici e che è compatibile con i processi di fabbricazione di vetrocamere isolate termicamente, dunque, particolarmente adatta alla realizzazione di NZEB.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Functional Materials in un articolo dal titolo “Evidence for the Band-Edge Exciton of CuInS2 Nanocrystals Enables Record Efficient Large-Area Luminescent Solar Concentrators”.

Esattamente tre anni fa, dagli studi sugli LSC a base di nanoparticelle a semiconduttore realizzati da Sergio Brovelli e Francesco Meinardi, docenti rispettivamente di Fisica Sperimentale e di Fisica della Materia del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, nasceva la società spin-off Glass to Power con la missione di trasformare la famiglia di brevetti in una realtà industriale per la produzione di finestre fotovoltaiche semitrasparenti, in grado di sviluppare più di 50 W per metro2.

Le nanoparticelle a semiconduttore sono il cuore degli LSC in quanto loro è il compito di assorbire e concentrare la luce solare – ha spiegato Francesco Meinardi, Presidente del Consiglio di Amministrazione di Glass to Power – per ottenere prestazioni elevate in dispositivi industrializzati è quindi cruciale comprenderne a fondo le proprietà ottiche fondamentali ed essere in grado di controllarle con strategie chimiche compatibili con la produzione su ampia scala“.

Fondandosi su predizioni teoriche e svolgendo studi sperimentali, gli scienziati hanno individuato i parametri chiave che determinano la capacità di concentrazione della luce di nanoparticelle a base di elementi ecocompatibili e a basso costo e hanno così indirizzato il team di ricerca e sviluppo di Glass to Power per la produzione di nanoparticelle con dimensioni e composizione ottimizzate per i concentratori solari luminescenti (LSC). Le stesse sono state realizzate nel nuovo sito produttivo della società presso il polo meccatronica di Rovereto, nell’ambito del Progetto NanoFarm con cui la Provincia autonoma di Trento supporta lo sviluppo industriale di Glass to Power, e incorporate in matrici plastiche di elevata qualità ottica.

Questi prototipi ad alta efficienza e grandi dimensioni – ha osservato Sergio Brovelli, co-Fondatore e Presidente del Consiglio Scientifico di Glass to Power – dimostrano come il connubio tra ricerca fondamentale ed industriale sia un fattore chiave per raggiungere avanzamenti tecnologici di grande impatto per la qualità della vita e dell’ambiente. Glass to Power è ora pienamente impegnata nell’industrializzare i processi produttivi per arrivare a breve sul mercato con prodotti certificati e costi contenuti“.

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