Le finestre del futuro: corrente di giorno, luce di notte

Le finestre del futuro: corrente di giorno, luce di notte

Nel giro di quattro o cinque anni avremo finestre che producono corrente, ci illuminano casa e fanno anche da tende, grazie a "nuovi dispositivi fotovoltaici basati su materiali ibridi, sottili, semitrasparenti e colorati, che potremo integrare nelle pareti e nelle finestre". Una rivoluzione che entrerà nelle case e negli uffici grazie a costi accessibili e a un risparmio notevole sulla bolletta della corrente.

Dietro a questa grande novità c'è Dhitech, il Distretto Tecnologico High Tech Scarl, impiegato nel Progetto MAAT, il cui obiettivo è la realizzazione di una piattaforma di ricerca e sviluppo sperimentale per la fabbricazione di nuovi sistemi integrati optolettronici di ultima generazione, basati su processi di Nanotecnologia Molecolare.

Il concetto sembra molto complesso, in realtà è molto più semplice e concreto di quello che può sembrare. Per capire la portata di quella che sarà una vera e propria rivoluzione abbiamo parlato con il professore Giuseppe Gigli dell'Università del Salento e referente del progetto MAAT dei Dhitech, che ci spiega come in realtà i materiali usati per il progetto siano ben conosciuti agli appassionati di tecnologia: si tratta degli OLED, o Organic LED.

Perché si passa dal silicio all'OLED?

"Attualmente le tecnologie che vengono prevalentemente utilizzate nel fotovoltaico sono quelle basate su pannelli di silicio, (un semiconduttore che ha come caratteristica il colore scuro) che devono essere montati con un certo angolo di inclinazione rispetto alla direzione della luce. La conseguenza è che vengono montati solo sui tetti delle case o nei campi".

"Questo causa un problema di spazio: negli edifici i pannelli fotovoltaici possono essere installati solo sui tetti, che spesso hanno una superficie limitata che non consente di raccogliere tutta l'energia necessaria al fabbisogno di chi popola l'edificio. Fuori città in alternativa si sfruttano grandi campi disseminati di pannelli fotovoltaici". Il problema, fa notare Gigli, è che così facendo i pannelli "sfruttano tantissimo territorio e hanno un impatto ambientale enorme. Il fotovoltaico rischia così di essere percepito come una tecnologia che ha impatti negativi sul territorio".

Per ora ci limitiamo ai tetti

"Per questo stanno emergendo tecnologie che si basano invece su materiali ibridi o completamente molecolari, come appunto gli OLED. Si tratta sostanzialmente di pellicole sottilissime" simili ad adesivi trasparenti per rendere l'idea. "I materiali molecolari impiegati però hanno la capacità di assorbire la luce e di produrre elettricità. Il vantaggio rispetto al silicio è che sono efficienti indipendentemente dall'orientazione rispetto alla luce solare quindi si possono installare anche verticalmente, ricoprendo interi lati dei palazzi.

"Non hanno un'efficienza maggiore del silicio, anzi, in questo aspetto sono alla pari, ma possono essere installati su superfici ampie di edifici anche già esistenti sfruttandone tutti i lati. Non solo: le pellicole possono essere colorate o semitrasparenti, quindi si possono installare anche sulle finestre e dal punto di vista estetico sono molto gradevoli.

In sostanza fra qualche anno si potranno comprare infissi come quelli normali, ma al posto del vetro normale si potranno montare vetri che produrranno anche elettricità. Parliamo di smart windows". Starà poi alla domotica gestire queste fonti di energia per alimentare elettrodomestici, impianti di illuminazione o altro.

"Le finestre in particolare potranno essere degli oggetti polifunzionali, perché si potranno realizzare finestre semitrasparenti colorate in cui una parte funziona da pannello fotovoltaico, quindi produce elettricità, ma quando è notte una porzione di vetro che di giorno è trasparente si potrà illuminare completamente o parzialmente creando una sorgente di luce. Perché queste pellicole trasparenti che assorbono luce e producono elettricità se utilizzate in maniera opportuna possono anche emettere luce". Non solo: "si potranno avere anche finestre fotocromatiche, che in presenza di luce forte si oscurano facendo da tende".

Ovviamente non ci sono differenze nella necessità di usare accumulatori per immagazzinare la corrente prodotta, o di appositi contratti per rivendere quella in eccesso.

Che differenza c'è fra gli OLED di cui si sta parlando e quelli impiegati nell'elettronica di consumo?

"Anche in questo caso abbiamo un materiale flessibile, sottilissimo e trasparente. La tecnologia è simile a quella dei prodotti hi-tech, ma c'è una differenza sostanziale: nel caso del fotovoltaico la pellicola di plastica assorbe luce e produce elettricità, nel caso degli oggetti di elettronica la pellicola di plastica assorbe elettricità ed emette luce. Agendo sulla composizione della pellicola si ottengono le due funzioni differenti".

TV OLED curve

 

L'altro vantaggio riguarda l'illuminazione ambientale: di solito i LED sono costituiti da una serie di "puntini luminosi ravvicinati. Se si vuole ottenere una luce uniforme occorre un pannello diffusore davanti. Con questa nuova tecnologia invece si ottiene una fonte luminosa già uniforme, oltre tutto della forma e della dimensione che si desidera, per lo più flessibile e sottilissima".

Quali sono i limiti di questa tecnologia?

"Per quanto riguarda il settore dell'illuminazione, la tecnologia OLED è in teoria più efficiente di quella attuale, anzi può arrivare fino al doppio dell'efficienza rispetto alla tecnologia delle lampade a basso consumo, ma finora è stato dimostrato solo in laboratorio. C'è ancora della strada da percorrere, ma questo è sicuramente il futuro. Fra qualche anno inizieranno ad essere rivoluzionati tutti i sistemi di illuminazione delle case. E non ci sono problemi sulla tonalità della luce perché intervenendo con minime variazioni sulla composizione del materiale si ottengono luci calde, fredde e via dicendo. Dhitech ha diversi brevetti proprio al riguardo".

Finestre che riparano dalla luce

"Per quanto riguarda il fotovoltaico invece il problema ancora aperto è quello della durata, che al momento è inferiore a quella delle celle solari al silicio, che arrivano a 20-30 anni. Con le tecnologie attuali si arriva a diversi anni ma non al pari del silicio". Gigli sottolinea comunque che la durata è da valutare in proporzionale al costo: "se l'investimento non è altissimo la durata relativamente breve è accettabile, altrimenti no. La durata insomma è da rapportare al costo della tecnologia".

Secondo Gigli comunque si supereranno questi problemi in 4-5 anni.

In che ordine di costi siamo?

"Al momento il prodotto commerciale non c'è ancora, ma ci sono delle multinazionali che ci stanno lavorando. Facendo le stime del costo del prodotto finale parliamo attualmente di meno di 80-90 dollari al metro quadrato. Siamo sotto ai costi standard di una finestra. Se un infisso costa 250 euro, volendo il vetro fotovoltaico si dovranno aggiungere 40-50 euro".

OLED Window

Quant'è invece la produzione di energia elettrica al metro quadro?

"Per alimentare un singola abitazione con pannelli fotovoltaici occorrono all'incirca 3 kilowatt, che attualmente si ottengono con 15-20 metri quadri di pannelli al silicio a seconda dell'efficienza (più sono efficienti più costano). Con i pannelli OLED serve una superficie di circa 30 metri quadri, ma distribuibili su tutti i lati dell'edificio e non solo sul tetto, che spesso è insufficiente per esempio per produrre la corrente necessaria a tutti i condòmini. Per dare una misura, l'efficienza in questi casi è del 12%, contro il silicio che è a circa il 15%. Sono già allo studio soluzioni con un'efficienza del 20%, che hanno solo il problema della durata nel tempo: è su questo che si sta lavorando.

Oltre tutto non si ricoprirà l'edificio di pannelli brutti e neri, ma di pannelli colorati, semitrasparenti piacevoli da vedere".

Energia elettrica dalle finestre

Le pellicole in questione sono resistenti agli agenti atmosferici visto che sono pensate per rivestire gli edifici?

"Il materiale attivo è una pellicola molto sottile, che poi viene ricoperta da strati protettivi che possono essere in vetro ma anche in plastica a seconda dell'esigenza".  

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