Le nuove tecnologie di pannelli solari sono nate per trasformare il panorama globale dell’energia solare. Alcune di queste promettenti tecnologie sono già in fase avanzata di sviluppo e potrebbero raggiungere il mercato abbastanza presto. Con queste innovazioni, il solare non richiederà più vasti appezzamenti di terreno o sgradevoli spazi sui tetti. (Esteticamente attraenti e altamente efficienti, le tegole solari, per esempio, stanno già creando dei tetti solari)
Cosa sono i pannelli solari trasparenti?
Il vetro fotovoltaico è probabilmente la tecnologia di pannelli solari più all’avanguardia e promette di aumentare l’espansione del campo di applicazione dei pannelli solari.
Si tratta di pannelli solari trasparenti che possono letteralmente generare elettricità dalle finestre, negli uffici, nelle case, nel tettuccio apribile dell’auto o persino negli smartphone.
I ricercatori della Michigan State University (MSU) hanno originariamente creato il primo pannello solare completamente trasparente nel 2014. Questo pannello solare trasparente potrebbe trasformare praticamente qualsiasi foglio di vetro o finestra in una cella fotovoltaica. Entro il 2020, i ricercatori negli Stati Uniti e in Europa raggiungeranno la massima trasparenza per il vetro solare.
Questi pannelli solari trasparenti possono essere facilmente distribuiti in una varietà di luoghi, che vanno dai grattacieli con grandi finestre a un dispositivo mobile come un telefono, un laptop o un e-reader. Poiché queste finestre ad energia solare possono semplicemente sostituire le tradizionali vetrate negli uffici e nelle case, la tecnologia ha il potenziale per trasformare praticamente ogni edificio negli Stati Uniti e nel mondo in un produttore di energia solare.
Come funzionano le finestre dei pannelli solari?
Un pannello solare trasparente è essenzialmente un’idea controintuitiva perché le celle solari devono assorbire la luce solare (fotoni) e convertirle in energia (elettroni). Quando un vetro solare è trasparente, la luce solare passa attraverso il mezzo e elimina la possibilità di utilizzare la luce solare. Tuttavia, questa nuova tecnologia dei pannelli solari sta cambiando il modo in cui le celle solari assorbono la luce.
La cella sfrutta in modo selettivo una porzione dello spettro solare invisibile ad occhio nudo, consentendo al contempo alla normale luce di passare attraverso.
Per raggiungere questa meraviglia tecnologica, i ricercatori hanno sviluppato un concentratore solare luminescente trasparente (TLSC) piuttosto che cercare di fare l’impossibile creando una cella di vetro fotovoltaica trasparente.
I sali organici assorbono i raggi UV e gli infrarossi ed emettono processi infrarossi che si verificano al di fuori dello spettro visibile, in modo che appaia trasparente. Il TLSC è composto da sali organici che sono progettati per assorbire specifiche lunghezze d’onda luminose e UV invisibili, che poi brillano come un’altra lunghezza d’onda invisibile. Questa nuova lunghezza d’onda viene quindi guidata verso il bordo della finestra, che sottili strisce di celle solari convertono in elettricità.
Una volta che la produzione di massa inizia per i pannelli solari trasparenti, i ricercatori stimano che il TLSC dovrebbe essere in grado di fornire un’efficienza di circa il 10%. Questo potrebbe non sembrare un numero sconvolgente, ma se lo si trasporta su scala nazionale o globale, quando quasi ogni finestra in un edificio di casa o d’ufficio sarà costituita da pannelli solari chiari, i risultati possono essere strabilianti.
Poiché il costo dei pannelli solari trasparenti si riduce alla produzione e alla distribuzione di massa, questa tecnologia non intrusiva può essere scalata da applicazioni commerciali e industriali a dispositivi consumer portatili, pur rimanendo molto conveniente.
Tipi di pannelli solari trasparenti
Proprio come i pannelli solari del tetto sono attualmente prodotti utilizzando diverse tecnologie (le tegole solari di Tesla e altre tecnologie), anche le finestre solari vengono sviluppate utilizzando diverse tecniche. I due principali tipi di pannelli solari trasparenti includono pannelli parzialmente e pannelli completamente trasparenti.
Pannelli solari parzialmente trasparenti
Un produttore tedesco, Heliatek Gmb, ha sviluppato questo pannello solare parzialmente trasparente, che può assorbire circa il 60% della luce solare che riceve. Rispetto alle celle fotovoltaiche solari convenzionali, i pannelli solari parzialmente trasparenti hanno un’efficienza inferiore al 7,2%. Tuttavia, la generazione di energia solare può essere aumentata regolando l’equilibrio tra la luce solare trasmessa e assorbita.
Ad esempio, negli edifici in vetro rivolti a sud, è spesso importante ridurre la luce trasmessa (molti di questi edifici per uffici già utilizzano vetro colorato). In queste posizioni, il pannello solare parzialmente trasparente può funzionare molto bene.
Pannelli solari completamente trasparenti
Come descritto all’inizio di questa relazione, i ricercatori di MSU hanno già compiuto una svolta nella produzione di pannelli di vetro fotovoltaici completamente trasparenti che assomigliano al vetro normale. I ricercatori stimano che l’efficienza di questi pannelli solari completamente trasparenti sia fino al 10% una volta iniziata la loro produzione commerciale.
È fondamentale capire che quando si tratta di finestre a pannelli solari, l’efficienza del pannello non è tutto. In termini pratici, una finestra solare meno efficiente significa solo che la finestra deve essere di dimensioni maggiori rispetto al pannello più efficiente per generare la stessa quantità di elettricità.
Una volta che i pannelli solari completamente trasparenti vengono integrati in grandi finestre negli edifici, la loro minore efficienza è destinata a essere sovracompensata dalla loro potenziale scala di distribuzione.
Persiane a pannello solare: una tecnologia di finestra solare facile da implementare
Le tende a pannelli solari sono un supplemento al vetro/pannello solare trasparente quando si utilizza la finestra per generare elettricità.I pannelli solari sono progettati per raccogliere la luce solare e per produrre energia, mentre la funzione essenziale delle tende è quella di bloccare i raggi diretti del sole dall’entrare all’interno.
Le tende a pannello solare combinano abilmente queste due funzioni divergenti. Una startup innovativa chiamata SolarGaps ha introdotto tende a pannelli solari, che a suo dire possono ridurre i costi energetici fino al 70%. Per ogni 10 piedi quadrati di spazio-finestra, queste tende per finestra solare sono in grado di generare 100 watt di potenza (si potrebbe circa dare energia a tre computer portatili con questa elettricità).
Queste tende solari possono essere installate sia all’interno che all’esterno, e puoi controllarne l’angolazione e il posizionamento utilizzando un’app che ti informerà anche sulle cifre relative alla generazione di energia. Include un’impostazione per ottimizzare automaticamente l’angolo delle persiane in base alla posizione del sole.
I pionieri nella ricerca e produzione di pannelli solari trasparenti
I ricercatori della Michigan State University e del MIT, nonché i produttori come Ubiquitous Energy, Physee e Brite Solar sono pionieri nella promozione di questa nuova tecnologia di pannelli solari.
Ubiquitous Energy
Ubiquitous Energy, in collaborazione con un importante produttore di vetro, NSG Group, sta sviluppando l’esclusiva tecnologia ClearView Power di Ubiquitous per integrare pannelli solari trasparenti in vetrate architettoniche. Il rivestimento solare trasparente di ClearView Power può essere applicato direttamente alle finestre al momento del normale processo di produzione del vetro. L’azienda ha già annunciato che le celle solari trasparenti di ClearView Power hanno raggiunto un’efficienza di conversione dell’elettricità del 9,8%.
Physee
Physee è un produttore europeo che ha introdotto un prodotto avanzato chiamato PowerWindow. Infatti, è l’unico pannello solare trasparente attualmente installato al mondo (copertura di 300 piedi quadrati in un edificio bancario olandese) oltre a Palazzo Italia.
PowerWindow di Physee utilizza piccoli pannelli solari installati lungo i bordi del riquadro della finestra per generare energia. Sebbene queste finestre solari non siano ancora una fonte di energia autonoma per gli edifici, l’azienda è fiduciosa in rapidi miglioramenti nella scala e nell’efficienza dei suoi pannelli trasparenti.
PowerWindows funge da elemento costitutivo per “SmartSkin”, il vetro fotovoltaico trasparente che l’azienda sta promuovendo come “facciata in vetro per edifici sostenibili di nuova generazione”. SmartSkin può lavorare autonomamente per percepire, alimentare e regolare il clima all’interno dell’edificio utilizzando sistemi intelligenti.
Il futuro della tecnologia solare trasparente
Il potenziale della produzione di energia rinnovabile e pulita dal sole è enorme grazie ai pannelli solari trasparenti, considerando il numero di grattacieli ed edifici già esistenti o in costruzione con una massiccia quantità di superficie di vetro .
Secondo Richard Lunt, il Johansen Crosby Endowed Associate Professor of Chemical Engineering and Materials Science presso MSU, le celle solari trasparenti rappresentano “l’onda del futuro” per le nuove tecnologie dei pannelli solari.
Lunt dice che questi pannelli solari chiari hanno un potenziale di generazione di energia simile a quelli solari sul tetto, insieme ad applicazioni aggiuntive per migliorare l’efficienza di edifici, automobili e dispositivi mobili. Lunt e il suo team stimano che solo gli Stati Uniti abbiano circa 5-7 miliardi di metri quadrati di superficie di vetro al momento. (Solo negli ultimi 10 anni, negli Stati Uniti sono stati aggiunti ben 682 milioni di piedi quadrati di finestre di uffici).
Con questa grande superficie di vetro da coprire, la tecnologia trasparente dei pannelli solari ha il potenziale per soddisfare circa il 40 per cento della domanda energetica annuale del paese. Questo potenziale è quasi lo stesso di quello del solare sul tetto. Quando entrambe queste tecnologie saranno implementate in modo libero, potrebbero contribuire a soddisfare quasi il 100% del fabbisogno di elettricità degli Stati Uniti se miglioriamo anche lo stoccaggio dell’energia.
