Una delle più grandi sfide del fotovoltaico è quella dell’integrazione architettonica. Per massimizzarne la resa e soprattutto la flessibilità di utilizzo nei progetti, salvaguardandone personalizzazione ed estetica, i moduli solari dovrebbero diventare parte della struttura edilizia, e non elementi esterni. Di passi in avanti in questo senso ne sono stati compiuti molti negli ultimi anni. A segnare un record importante è la Copenhagen International School che, inaugurata recentemente, è l’edificio con la più grande facciata fotovoltaica al mondo.
Nel progetto originale, sviluppato dallo dallo studio di architettura C.F. Moller Architects, era prevista l’installazione di un impianto fotovoltaico su tetto. Nella revisione, gli architetti hanno scelto invece di optare per una soluzione che usi il fotovoltaico integrato nella facciata, consentendo una maggiore versatilità di forme e strutture, unita a un risultato estetico decisamente più accattivante.

12mila moduli solari in facciata

L’istituto scolastico, che si sviluppa su una superficie complessiva di 25mila mq nel quartiere di Nordhavn, a Copenaghen e che ospiterà più di 1.200 alunni e quasi 300 impiegati, ha una copertura esterna di circa 12mila moduli solari. Secondo le stime la facciata solare sarà in grado di fornire circa 300 MWh l’anno, l’equivalente di 70 abitazioni unifamiliari, necessari per coprire più della metà del fabbisogno energetico annuo della scuola.

Pannelli solari verde marino

Ma l’innovazione non finisce qui. Oltre ad essere la facciata fotovoltaica più grande al mondo, la copertura si distingue anche per il particolare colore verde marino, scelto come omaggio a uno dei simboli più noti della città di Copenaghen, la statua della Sirenetta, e ottenuto attraverso un processo molto complesso basato su uno studio delle interferenza luminose, sviluppato da un team di ricerca del Politecnico federale di Losanna (EPFL).

Un colore ottenuto senza l’aggiunta di pigmenti

I ricercatori ci hanno messo 12 anni per capire come il colore desiderato avrebbe potuto essere ottenuto senza l’aggiunta di pigmenti nei materiali ma sfruttando soltanto i riflessi di alcune lunghezze d’onda. Il team ha progettato dei filtri speciali che, applicati ai pannelli di vetro a strati nanometrici e grazie alla loro particolare forma determinano quali lunghezze d’onda della luce si rifletteranno come colore visibile.



”L’effetto iride crea un arcobaleno colorato su uno strato molto sottile. Abbiamo utilizzato lo stesso principio adattandolo al vetro-  ha spiegato Jean-Louis Scartezzini, a capo del laboratorio di Solar Energy and Building Physics dell’EPFL di Losanna.”

Il resto della luce viene assorbita dal pannello fotovoltaico integrato e convertita in energia.
Al momento i ricercatori sono riusciti ad ottenere moduli colorati di rosso mattone, blu reale, giallo dorato e la nuance di verde marino utilizzato per la scuola danese.

Fotovoltaico integrato, tante innovazioni in fase di sperimentazione

Negli ultimi anni si sta investendo molto sul fronte del fotovoltaico integrato. Le innovazioni in fase di sperimentazione sono diverse e puntano al raggiungimento di obiettivi ambiziosi e promettenti. All’ETH di Zurigo, ad esempio, un team di ricercatori è impegnato nello sviluppo di una facciata fotovoltaica adattiva che scommette sull’ottimizzazione dell’irraggiamento solare al fine di ridurre i consumi legati ai sistemi di riscaldamento e raffrescamento. Il sistema può essere installato su edifici esistenti per generare elettricità consentendo al tempo stesso alla luce di solare di filtrare attraverso la facciata al fine di illuminarne in modo naturale gli spazi interni. I pannelli possono inoltre essere regolati in modo da fungere da schermatura per ombreggiare in caso di eccessivo irraggiamento.

Il Fraunhofer punta su facciate solari termiche integrate

Prospettive interessanti arrivano poi dal tedesco Fraunhofer ISE dove, grazie al progetto Arkol, si sta investendo sul fronte dell’integrazione fotovoltaica, in particolare riferimento al solare termico. Sono due le soluzioni lanciate dall’Istituto di ricerca che verranno ufficialmente presentate alla fiera Bau 2017: un collettore ‘a striscia’ per sezioni di facciate opache e una tenda solare termica per le sezioni trasparenti.

Collettori a ‘striscia’

Il primo prototipo consiste in una soluzione di collettori solari termici a forma di striscia, variabili in lunghezza e che possono essere collegati in modo flessibile. Il sistema è stato progettato per consentire tutti gli allineamenti, compresi quelli orizzontali. Il collegamento del collettore viene fornito sotto forma di heat pipe che si accoppia perfettamente con un corrispondente condotto di raccolta estruso. Secondo i ricercatori il collettore combina un elevato livello di efficienza con una personalizzazione del design. Nella zona compresa tra le bande di captazione vetrate possono essere utilizzati diversi materiali, a partire da quelli classici, come il legno o il gesso.

 



Tende solari termiche

Il secondo concept sviluppato dal team del Fraunhofer ISE è una tenda solare che consente, per la prima volta, la regolazione ottimale del flusso energetico attraverso la facciata. Per ottenere questo risultato le lamelle sono state dotate di un rivestimento selettivo spettrale dove il calore viene trasportato attraverso il tubo interno alla stecca al condotto di raccolta laterale. Queste tende solari termiche possono essere gestite come delle normali persiane ma allo stesso tempo sono in grado di fornire calore e di ridurre la quantità di energia che entra all’interno dell’edificio, regolando le funzioni di protezione solare o al contrario di immagazzinamento del calore in base alla posizione del sole e all’irraggiamento.

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