E dopo la finestra solare che controlla la temperatura, arriva dall’Imperial College di Londra e dal Karlsruhe Institute of Technology un nuovo prodigio del fotovoltaico: una “vetrata” ibrida capace di produrre simultaneamente elettricità e acqua calda per uso domestico.
La tecnologia dietro la finestra fotovoltaica termica
“L’installazione di pannelli solari nell’ambiente urbano richiede l’accesso a uno spazio significativo sul tetto, che è limitato. Ciò motiva lo sviluppo di tecnologie ad alta efficienza integrate negli edifici in grado di massimizzare l’utilizzo dello spazio e la fornitura di energia”.
Così raccontano i ricercatori a pv magazine in merito alla loro ultima iniziativa: sviluppare una finestra fotovoltaica termica (PVTW, Photovoltaic-Thermal Window) in grado di sfruttare la luce solare per produrre sia elettricità che calore.
Costituita da uno strato fotovoltaico semitrasparente e da un assorbitore termico a liquido selettivamente assorbente, questa finestra fotovoltaica utilizza uno strato di vetro con strisce microscopiche di silicio amorfo (a-Si), che catturano una parte della luce solare per la produzione di elettricità, lasciando che il resto della luce attraversi uno strato d’acqua di 4 mm, così da riscaldarla.
A questa struttura si aggiungono due tubi di ottone, che servono per l’ingresso e l’uscita dell’acqua, e due telai in policarbonato, che fissano uno strato di vetro standard a basso contenuto di ferro.
La finestra può produrre acqua calda a 50°
I ricercatori hanno testato questa finestra fotovoltaica termica a Londra, con temperature ambientali massime di 34 °C e un’irradiazione solare di circa 1.100 W/m². La finestra è stata posizionata con angoli di inclinazione di 30°, 60° e 90°, ed è stata confrontata con un modulo di riferimento costituito da una semplice finestra termica (STW). Quest’ultimo era identico al PVTW, tranne che per la sostituzione dello strato fotovoltaico con uno strato di vetro, risultando in due strati di vetro.
Stando ai risultati riportati nella loro ricerca pubblicata sulla rivista Advanced Science, il sistema ha raggiunto un’efficienza elettrica del 3,6% e un’efficienza termica del 17,6%, dimostrando anche la capacità di produrre acqua calda a circa 50 °C, ideale per applicazioni domestiche. I ricercatori hanno poi evidenziato come l’orientamento influisca sulle prestazioni: a un’inclinazione di 90°, l’efficienza elettrica scende al 3,3%, mentre quella termica sale al 17,6%, con una temperatura massima dell’acqua di 42 °C.
Inoltre, lo studio ha analizzato il potenziale del sistema per soddisfare il fabbisogno energetico di una casa abitata da quattro persone. Come riferiscono i ricercatori:
“Per soddisfare istantaneamente questa domanda, sarebbe necessaria una finestra di tipo PVTW con una superficie complessiva non superiore a circa 1,2 m2 e un’inclinazione di 30°. […] Ipotizzando un sistema più ampio, con tanto di serbatoio di accumulo di acqua calda, sarebbe necessario in questo caso una finestra con una superficie complessiva di ≈2,8 m2 per soddisfare l’intera domanda giornaliera senza la necessità di una caldaia di riserva”.
