Sviluppato un pannello fotovoltaico semitrasparente integrato nell'edificio che usa un sistema di concentrazione con tracciamento per aumentare la produzione energetica o, in alternativa, la luce in entrata negli ambiente interni
Arriva dalla Spagna e più precisamente dall’Instituto de Energía Solar dell’Università Politecnica di Madrid, un nuovo modulo fotovoltaico a micro concentrazione in grado di accelerare la trasformazione degli involucri edilizi. Lo speciale pannello non solo è semitrasparente per permettere il passaggio della luce naturale agli ambienti interni, ma possiede anche un sistema ottico con tracciamento integrato che regala un’elevata densità di potenza.
Fotovoltaico BIPV, a che punto siamo?
Il campo in cui muove la ricerca è quello del fotovoltaico integrato negli edifici o Building-integrated photovoltaics (BIPV) per usare i termini inglesi. Oggi questo segmento offre un’interessante possibilità per far crescere la produzione solare senza consumo di suolo e andando oltre le limitate aree dei tetti.
L’idea alla base? Sfruttare anche le superfici verticali degli immobili, in particolare quelle di vetrate e finestre. Per farlo però i dispositivi fotovoltaici devono trovare il giusto equilibrio tra la luce impiegata per produrre elettricità e quella trasmessa agli interni. E soprattutto devono essere soluzioni in grado di competere con il più diffuso fotovoltaico sugli edifici (BAPV).
Allo stato attuale l’obiettivo è stato raggiunto per un terzo. In questo campo la soluzione più avanzata in termini tecnologici è quella dei moduli fotovoltaici semitrasparenti. Questi pannelli impiegano un doppio vetro in cui sono laminate celle solari opache in silicio cristallino, distanziate tra loro per consentire il passaggio della luce. In alternativa si sta cercando di sviluppare moduli fotovoltaici completamente trasparenti o traslucidi basati su semiconduttori organici, coloranti sensibilizzati o perovskiti.
In ogni caso il punto debole è pressoché lo stesso: rispetto ai moduli solari BAPV, queste tecnologie offrono una bassa densità di potenza (potenza di picco per unità di area) e costi decisamente elevati. I prezzi dei moduli fotovoltaici semitrasparenti si aggirano tra 600 a 1.000 €/m2.
Il modulo fotovoltaico a micro concentrazione con tracciamento integrato
È a questo livello che si inserisce lo studio condotto dagli ingegneri dell’Università Politecnica di Madrid. Il team ha sviluppato un innovativo modulo fotovoltaico semitrasparente con integrato un micro concentratore intelligente.
Nel dettaglio gli scienziati hanno impiegato piccolissime lenti di Fresnel lineari, piatte e strette, dotate di tracciamento integrato e controllo attivo della luce diurna. Questi matrice ottica primaria, posta internamente al vetro frontale, concentra la radiazione solare su strisce di celle fotovoltaiche che possono essere accoppiate ad elementi ottici secondari.
“Inoltre il backsheet è reso trasparente per consentire la trasmissione dell’irradiazione diffusa nell’edificio come luce diurna a basso abbagliamento”, si legge nello studio.
Tuttavia il vero punto di forza del dispositivo sta nel sistema di micro tracciamento e gestione della luce. Lo strato posteriore che sigilla e protegge le celle solari è mobile e può spostare le celle fuori e dentro i fuochi della matrice primaria a seconda dei differenti angoli di incidenza o delle esigenze di illuminazione interna.
I risultati
I test hanno prodotti risultati soddisfacenti, come spiegano gli ingegneri. “Si ottiene un’efficienza di picco del 76% che viene mantenuta al di sopra del 60% per angoli di incidenza trasversali oltre i 55° quando viene aggiunto un elemento ottico secondario”. Inoltre, il rendering fotorealistico realizzato dal tema mostra una confortevole illuminazione diurna prodotta dal modulo fotovoltaico con micro concentrazione, evidenziandone i vantaggi rispetto al BIPV semitrasparente convenzionale.
La ciliegina sulla torta? Il design ottico è stato progettato appositamente per poter essere realizzato tramite stampa UV roll-to-plate a basso costo.
