Le nuove frontiere del fotovoltaico

Non smetteremo mai di raccomandarlo: se state per intraprendere una ristrutturazione di casa, o anche una costruzione ex novo, ricordate di avere un occhio di riguardo per gli impianti energetici: declinandoli in chiave bio, non solo salvaguarderete l’ambiente, ma anche le vostre tasche, visto che le bollette delle forniture caleranno sensibilmente.

Tra gli impianti, quello che probabilmente è più soggetto a migliorie ed innovazioni, è quello fotovoltaico. Un impianto fotovoltaico è costituito dall’assemblaggio di più moduli fotovoltaici, i quali sfruttano l’energia solare per produrre energia elettrica.

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E fin qui tutto molto lodevole. È vero però che pure il fotovoltaico ha una serie di problemi che ne limitano la diffusione, e ai quali la tecnologia cerca di porre rimedio. Il primo ha riguardato il rapporto costo-efficienza, largamente compensato negli ultimi anni dalla produzione in più larga scala, conseguenza diretta dell’incentivazione offerta alla produzione di energia solare che ha portato ad un sostanziale abbattimento dei costi; poi il problema dell’intermittenza (e quindi la sostanziale impossibilità di programmare o definire in anticipo la quantità di energia che verrà prodotta) dovuta alla sua totale assenza notturna, o alla variabilità in caso di cielo nuvoloso o al normale alternarsi delle stagioni (una parziale soluzione si avrebbe dagli impianti a “isola ibrida” che garantiscono produzioni di energia solo a fronte di equiparati consumi); e ancora il problema relativo alla necessità di reperire materiali rari e di dover lavorare anche grossi quantitativi di sostanze tossiche (ad esempio, se si volesse produrre tutta l’energia elettrica di cui l’Italia necessita tramite l’energia fotovoltaica si dovrebbe utilizzare qualcosa come 10,4 milioni di tonnellate di acido cloridrico, e ci fermiamo solo a questo elemento!).

Questi gli aspetti negativi, ma per fortuna il fotovoltaico esplora sempre nuovi sentieri e tenta di conquistare nuovi territori. Nel mondo dei trasporti, ad esempio, la ricerca scientifica sta portando avanti due progetti interessanti che potrebbero rivoluzionare il modo di intendere comunemente le strade, non più solo infrastrutture per i trasporti, ma vere “strade solari” intelligenti capaci di captare energia solare grazie ad asfalti fotovoltaici e vernici sensibili. I ricercatori americani Scott e Julie Brusaw, collaborando con l’ente autostradale statunitense, hanno messo a punto il primo prototipo al mondo di asfalto fotovoltaico: strade pavimentate con pannelli quadrati larghi come la carreggiata, che produrranno energia lavorando allo stesso modo dei moduli normalmente installati sulle nostre case. Ovviamente, trattandosi di un progetto in fase di sperimentazione, esistono diverse problematiche ancora da risolvere, prima tra tutte la resistenza dei pannelli al passaggio di auto e camion: i ricercatori per ovviare a questo problema sembrano intenzionati ad adottare le tecniche di costruzione normalmente utilizzate per produrre i vetri antiproiettile. Altro elemento di preoccupazione è l’eccessiva scivolosità: per questo gli ingegneri stanno pensando di utilizzare, anziché un pannello levigato, una struttura composta da migliaia di microprismi, che garantirebbero il giusto attrito necessario agli pneumatici. Dalla metà del 2013 nei Paesi Bassi è stata avviata la creazione di autostrade smart grazie allo sfruttamento dell’energia solare attraverso una vernice intelligente, luminescente, utilizzata per la segnaletica orizzontale, che si ricarica durante il giorno ed emette luce di notte. Inoltre, grazie all’installazione di sensori lungo il percorso, le autostrade indicheranno agli automobilisti quando il manto è scivoloso, quando la temperatura scende sotto lo zero e si forma ghiaccio, e le linee di separazione della carreggiata si vedranno anche in caso di nebbia.

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Ma anche la forma classica del fotovoltaico, e cioè il pannello posizionato sulle abitazioni, si è trasformato, e quindi perché non pensare alla ristrutturazione o costruzione del nostro tetto direttamente con tegole fotovoltaiche? Queste sostituiscono le precedenti (in laterizio, ardesia, cemento e altro), producendo energia utile all’abitazione: sono infatti dotate di piccoli pannelli fotovoltaici, da inserire tra un coppo e l’altro (tale soluzione appare ingegnosa e lungimirante perché la tegola, di dimensioni maggiori rispetto alla tradizionale, ma con stesso peso, consente l’alloggiamento di pannelli solari che possono essere sostituiti nel tempo o posizionati successivamente; inoltre sono realizzate con argilla naturale senza aggiunta di fanghi o additivi industriali e, dal punto di vista estetico, rappresentano un connubio di tradizione e tecnologia).

 

 

 

 

Esempio positivo è la copertura del Castello di Acquabella in Toscana, antica dimora immersa nella foresta di Vallombrosa: questo sistema garantisce una continuità visiva (grazie alla disponibilità di vari colori e materiali) e completa integrazione architettonica tra gli impianti fotovoltaici e il sistema di copertura.

 

 

 

 

Sfruttano l’energia solare per produrre acqua calda e riscaldamento (anche se in maniera indiretta) pure le tegole trasparenti (che hanno stessa forma e peso delle tradizionali tegole in argilla, ma sono realizzate in policarbonato, pvc o vetro e vengono utilizzate sia per punti luce per sottotetti che per grandi coperture); il prototipo è finanziato dall’Agenzia Andalusa per l’Energiaha in un’abitazione a Mijas: al di sotto delle tegole è disposto un foglio che assorbe la luce solare, tra cui scorre un flusso d’aria che raggiunge notevoli temperature (80° C); l’aria passa da uno scambiatore di calore aria-acqua e trasforma l’energia solare per il riscaldamento domestico (copre l’80% del fabbisogno di acqua calda e 100% per il riscaldamento). E avete sentito mai parlare delle tegole depuranti? In questo caso, grazie all’energia solare, è possibile ripulire l’aria dallo smog. Vi sembra quanto meno curioso? Forse perché ancora non sapete che l’attenzione dei ricercatori si è concentrata sui frutti di bosco e le dye-sensitized solar cell (celle solari a colorante fotosensibile), tecnologia messa a punto da un professore alla École Polytechnique Fédérale di Losanna che ha ricevuto il Millennium Prize 2010 per questa scoperta: alcuni pigmenti chiamati antocianine, derivati da vegetali come mirtilli o spinaci e mischiati ad una pasta di biossido di titanio, possono sostituire il silicio nella produzione di pannelli solari.

Sulla scia di questa grande intuizione, anche lo scopo principale del “Polo per il Solare Organico” della regione Lazio (in collaborazione con l’università romana di Tor Vergata) è diventato quello di approfondire le ricerche sul solare organico, cercando di portarne la produzione su scala industriale.

 

 

 

 

I professori Aldo Di Carlo e Franco Giannini spiegano come negli ultimi 5 anni, partendo da molecole derivate dai frutti di bosco, siano arrivati alla produzione di composti organici sintetizzati chimicamente in grado di raggiungere il 12% di efficienza, valore sempre più vicino al 15–17% dei pannelli al silicio. La possibilità di essere depositati in forma pastosa e/o liquida rende inoltre questi composti utilizzabili come inchiostri solari: possono infatti essere applicati su varie superfici attraverso metodi tipici della stampa come la serigrafia o la stampa a getto d’inchiostro. L’applicazione di queste celle organiche è quindi possibile su tessuti e superfici verticali mantenendo costante l’efficienza anche senza tenere conto dell’angolo ottimale di inclinazione dei tradizioni pannelli fotovoltaici. Nuove frontiere si aprono quindi per l’edilizia e ci pensate? Magari tra qualche anno un’impresa edile all’avanguardia potrebbe proporvi delle pareti vetrate o delle finiste realizzate applicando questa nuova tecnologia…

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