Finestre fotovoltaiche

L’utilizzo delle superfici vetrate degli edifici per inserire impianti fotovoltaici può risultare molto utile per perseguire l’obiettivo di realizzare costruzioni ZEB (Zero Energy Buildings), cioè conformi alle direttive europee 31/2010 e 27/2012.
Gli studi effettuati presso l’Università Milano-Bicocca sulle nanoparticelle in grado di assorbire e di emettere la luce, conducono verso il superamento della normale finestra a doppio vetro, che al comportamento passivo aggiunge la produzione di energia pulita. Questi studi sono stati avviati anche al CNR con il consorzio europeo Citysolar e molte università, centri di ricerca e partner industriali.
Inoltre stanno uscendo sul mercato soluzioni davvero interessanti. I vetri fotovoltaici, con impatto visivo pressoché nullo, sono in grado di assorbire le radiazioni solari per trasformarle in energia elettrica. Questo risultato è ottenuto grazie a celle fotovoltaiche costituite da un gel trasparente, a base di nanosfere di silicio amorfo mono o policristallino con resa fino a 100 Watt/mq; inserendo il gel sulla superficie del vetro si assorbe la luce che viene trasformata in forma di energia, con una produzione che può triplicarsi se si inserisce il gel nell’intercapedine di una vetrocamera. Tra le celle e il vetro c’è anche uno strato di polivinile di butirrale (PVB), resina plastica che blocca il vetro in caso di rottura.

I vetri potrebbero essere inseriti nelle finestre, con soluzioni del tutto trasparenti e, con effetti di vari colori e caratteristiche di trattamento delle superfici, anche per tettoie, pareti ventilate, finestre a filo tetto.
I vetri fotovoltaici hanno un aspetto trasparente quando il film di silicio è particolarmente sottile, effetto di semitrasparenza può essere ottenuto lasciando spazi vuoti tra le celle cristalline o con microperforazioni del film attraverso il laser mentre le celle fotovoltaiche bloccano i raggi solari infrarossi e la radiazione termica.

Per pareti vetrate si possono usare pannelli colorati semitrasparenti con cornice di alluminio e sandwich con film formato da celle solari organiche composte da polimeri semiconduttori a base di carbonio e lastra di vetro esterno. Diverse tipologie di celle organiche offrono una diversa trasparenza alla luce, consentendo di valutare la lunghezza d’onda da far filtrare, calibrando la trasparenza desiderata e l’energia generabile.

Alcune soluzioni con ottica prismatica filtrano la luce diffusa deviando la luce diretta del sole verso le celle fotovoltaiche; il vetro-camera permette l’isolamento termico e blocca la radiazione solare diretta, contribuendo al risparmio energetico dell’edificio. L’illuminazione all’interno degli edifici è mantenuta, mentre migliorano le caratteristiche termiche delle finestre.
Anche se si tratta di una tecnologia che offrirà ulteriori sviluppi e soluzioni, esistono già sul mercato ottime proposte e possibilità di utilizzo già nell’immediato.

Vantaggi

• Perfetta integrabilità nell’architettura.
• Mantenimento delle caratteristiche dei vetri ordinari, garantendo fino all’80% di trasparenza.
• Alto rapporto costi-benefici, grazie al risparmio energetico.
• Possibilità di inserimento in qualunque abitazione, anche per quelle abitazioni in condominio che non dispongono di un tetto in cui collocare i pannelli fotovoltaici e per abitazioni sottoposte a vincolo, come nei centri storici in cui è vietata l’installazione di impianti fotovoltaici sui tetti.

Svantaggi dei vetri fotovoltaici

• Rispetto ad un impianto tradizionale che può essere orientato e inclinato in relazione all’irraggiamento solare, il rendimento è ridotto poiché i vetri sono di solito disposti verticalmente sulle finestre e non sempre si ha una buona esposizione rispetto all’irraggiamento solare.
• In una abitazione con poche superfici vetrate e impossibilità di aumentarne le superfici, il costo dell’impianto potrebbe non risultare conveniente. Allo stato attuale si può applicare in edifici con ampie finestrature, meglio se orientate a Sud, con almeno 200 mq.