Aumenta la temperatura globale, e così anche il consumo degli impianti di raffreddamento per case, palazzi e grattacieli. E la colpa è (anche) delle finestre tradizionali, che assorbono troppo la luce solare a causa della loro bassa riflettanza, finendo per essere responsabili di significative perdite energetiche. In risposta a questa sfida, dalla Seoul National University arrivano delle nuove finestre davvero intelligenti, che rappresentano una soluzione efficace ai problemi globali legati ai cambiamenti climatici e alla sostenibilità energetica.
Le finestre intelligenti come strumento di risparmio energetico
Le finestre intelligenti multifunzionali sviluppate da questo gruppo di ricerca, guidato dal Professor Seung Hwan Ko del Dipartimento di Ingegneria Meccanica presso la Seoul National University, dimostrano la loro efficacia come dispositivi energeticamente efficienti di nuova generazione, integrando tre funzioni principali:
- raffreddamento radiativo, che fa abbassare la temperatura interna nelle giornate soleggiate senza l’uso di energia;
- generazione di elettricità per attrito, sfruttando le gocce di pioggia nelle giornate piovose;
- riscaldamento trasparente, che permette di rimuovere rapidamente il gelo dalle finestre nei giorni freddi.
In poche parole, queste finestre intelligenti multifunzionali sono in grado di ridurre la temperatura interna senza il consumo di elettricità, e di generare energia utilizzando l’elettricità frizionale prodotta dalle gocce di pioggia.
Raffreddamento radiativo e riscaldamento trasparente per la temperatura
Alla base della tecnologia di queste finestre c’è una struttura a strati di argento e ossido di stagno e indio.
Si tratta di materiali con eccellente conduttività elettrica e proprietà ottiche uniche, che permettono a queste vetrate di sfruttare il raffreddamento radiativo durante i mesi più caldi per abbassare la temperatura interna, il tutto senza consumare energia.
A livello scientifico, questo è reso possibile riducendo al minimo l’assorbimento della luce solare e riflettendo selettivamente la luce nel vicino infrarosso, in modo da abbassare le temperature interne e massimizzare il raffreddamento.
A sua volta, nei mesi più freddi, questa struttura è capace di aumentare la temperatura, sfruttando la tecnologia di riscaldamento trasparente, che permette addirittura di rimuovere ghiaccio e brina dalle superfici vetrate.
Riscaldamento joule per produrre energia dalla pioggia
Oltre alla componente “isolante”, la tecnologia dietro queste finestre permette anche di produrre energia dalle gocce di pioggia. Per farlo, i ricercatori hanno sfruttato il cosiddetto sistema di “riscaldamento joule“.
In breve, questo sistema genera elettricità quando le gocce di pioggia entrano in contatto con la superficie della finestra durante la pioggia. Appunto, la stessa superficie realizzata con il sopraccitato materiale a strati di argento e ossido di stagno e indio: proprio l’eccellente conduttività elettrica di questi strati permette di generare elettricità tramite attrito, e al tempo stesso di eliminare la brina proprio con il suddetto “riscaldamento joule”.
Il risultato, stando allo studio, è una temperatura media di circa 7 °C, inferiore rispetto alle finestre normali esposte al sole, e una produzione energetica di 8,3 W per metro quadro con una sola goccia di pioggia.
Per saperne di più su questo studio, vi consigliamo la lettura integrale del paper pubblicato su ScienceDirect.
Yeongju Jung et al, Energy-saving window for versatile multimode of radiative cooling, energy harvesting, and defrosting functionalities, ScienceDirect (2024), DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110004.
