L’efficienza tecnologica dell’involucro edilizio è made in Schüco

Schüco vince il premio miglior prodotto “iF design 2012” con tre soluzioni innovative, che trasformano l'involucro edilizio nella perfetta integrazione di estetica, funzionalità ed efficienza energetica.

(Rinnovabili.it) – Si rinnova anche quest’anno la vittoria dell’azienda Schüco per il premio “iF design 2012” con tre innovativi prodotti della casa tedesca. Rubando la scena dell’International Forum Design di Hannover ad altri 1605 partecipanti di 48 diversi Paesi, la giuria non ha avuto dubbi sul vincitore della competizione, scegliendo l’innovazione Schüco tra altri 4322 prodotti. Già nel 2006 l’azienda aveva vinto lo stesso premio con la finestra meccanotronica Schüco Tiptronic e nel 2010 con le microlamelle frangisole Schüco CTB, quest’anno invece i prodotti premiati per la categoria “Edifici” sono stati Schüco Sistema 2°, la nuova frontiera per l’involucro edilizio, il sistema Schüco ASS 77 PD.SI, il futuro delle aperture scorrevoli ed il sistema Schüco Door Control System (DCS).

Schüco Sistema 2 °

Lo sviluppo futuro degli involucri edilizi per la produzione ed il risparmio di energia passa da qui. Si tratta di un sistema in grado di adattarsi perfettamente alle continue variazioni delle condizioni climatiche, con la stessa efficienza e la stessa rapidità della natura stessa. La versatilità diviene l’elemento fondamentale di Schüco Sistema 2°, permettendo all’involucro edilizio di adattarsi alle condizioni ambientali interne ed esterne dell’edificio, offrendo un contributo significativo anche per la riduzione delle emissioni di CO2 e per la limitazione del riscaldamento globale fino ad un massimo di 2° C.

Le componenti energeticamente attive che compongono questo tipo di soluzione sono due: gli strati funzionali mobili, rappresentati dai layer e la parete termoattiva. Il sistema di layer si basa sull’utilizzo flessibile di tre guide scorrevoli, abbinate a seconda delle esigenze a tre differenti strati funzionali: isolamento, schermature solari e fotovoltaico. In questo modo durante il periodo invernale, quando il fabbisogno energetico per il riscaldamento sale, viene apposto all’involucro vetrato lo strato isolante che permette di recuperare calore; secondo lo stesso principio durante l’estate, il bisogno di raffrescamento viene ridotto grazie al layer di schermatura solare, che se integrato alle componenti fotovoltaiche, permette inoltre di generare ulteriore energia per l’autoconsumo o da reimmettere nella rete.

Il secondo elemento energeticamente attivo che compone il Sistema 2°, è la parete termoattiva, che riduce i requisiti di riscaldamento e raffreddamento per mezzo di ventilazione con recupero di calore integrato. Inoltre grazie ad appositi sensori, gli stati possono essere controllati in modo centralizzato o manuale direttamente dall’utente.

Sistema scorrevole Schüco ASS 77 PD.SI

Il secondo prodotto premiato agli “iF design 2012” è il Sistema scorrevole Schüco ASS 77 PD.SI, l’innovativo sistema creato per ottenere la massima trasparenza grazie ad ampie vetrate scorrevoli dotate di un eccellente isolamento termico. Puntando alla minimizzazione delle sezioni di struttura in vista (con spessore di solo 30mm), l’azienda tedesca è stata in grado di ottenere aperture panoramiche di alto design garantendo comunque un isolamento termico Uw del valore di 0,8 W/mqK, valore garantito anche dagli accorgimenti tecnologici che permettono il massimo del comfort con il minimo dei consumi.

Schüco Door Control System (DCS)

Il terzo premio assegnato a Schüco, racchiude in se le potenzialità della massima modularità raggiunta dall’azienda tedesca grazie alle numerose realizzazioni tecnologiche. Basato su criteri di massima modularità, il sistema Schüco DCS (Door Control System) offre un sistema di gestione porte completamente integrato nel profilo e complanare, che unisce design sofisticato e tecnologia d’avanguardia. Grazie alla perfetta integrazione nel profilo della porta, e il sistema di fissaggio totalmente a scomparsa, Schüco DCS definisce nuovi standard di riferimento nel campo della gestione porte. L’estetica complanare si inserisce armonicamente nel design complessivo della porta. La superficie in vetro colorato dona al sistema un aspetto uniforme e raffinato. Schüco DCS convince anche grazie all’innovativo sistema di montaggio, che permette di assemblare i singoli componenti in pochissimo tempo.

Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na₂S_x come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

“Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

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L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. 

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.