Diciamocelo, i pannelli fotovoltaici non sono sempre belli da vedere. Per quanto altamente efficienti, i pannelli presentano un significativo limite estetico, che rappresenta uno dei principali ostacoli alla loro diffusione su larga scala. Per renderli ancora più accattivanti senza comprometterne le prestazioni, i ricercatori della Cornell University (Stati Uniti) hanno sviluppato HelioSkin, il primo “tessuto” solare pensato per rivestire gli edifici urbani.
HelioSkin, un tessuto solare per impianti fotovoltaici su misura
“Un tessuto architettonico leggero ed elastico, esteticamente attraente e in grado di avvolgere forme complesse“. Questo è HelioSkin, l‘ultima innovazione firmata Cornell University, che mira a ridurre le emissioni prodotte dagli edifici, che negli USA rappresentano il 40% delle emissioni totali di gas serra.
Al centro di un progetto multidisciplinare, HelioSkin è una tecnologia fotovoltaica bio-ispirata, capace di avvolgersi attorno a strutture e forme diverse, rendendo la cattura dell’energia solare più dinamica e integrabile nell’ambiente.
Alla base di HelioSkin c’è un’idea semplice ma potente: la natura privilegia la resilienza rispetto all’efficienza immediata. “La natura non è efficiente”, spiega Jenny Sabin, docente di Architettura presso il College of Architecture, Art and Planning. “È resiliente, e la biologia opera su tempi molto lunghi. Inoltre, è stato dimostrato che le piante che seguono il sole ottengono un vantaggio fotosintetico. Pensiamo che questo principio possa offrire spunti potenti per ripensare la sostenibilità e la resilienza in architettura”.
Per realizzare il design di HelioSkin, i ricercatori si sono ispirati alla morfogenesi cellulare (il modo in cui le cellule vegetali piegano la pianta verso il Sole) e all‘eliotropismo (il modo in cui i girasoli seguono la luce solare).
In particolare, i ricercatori hanno preso spunto dalla pianta Arabidopsis, le cui cellule svolgono un ruolo chiave nel modificare la curvatura del suo stelo. Quando la pianta deve inclinarsi verso la luce, inizia ad espandere le cellule situate sul lato in ombra, con un incremento del 25% del loro volume. Questo processo provoca una flessione dello stelo che può raggiungere i 90 gradi in direzione del sole. Partendo da questo fenomeno naturale, i ricercatori hanno concepito il design flessibile di HelioSkin, che massimizza la flessibilità minimizzando il consumo energetico.
Stampa 3D e design per pensiline solari adattabili
La visione a lungo termine di HelioSkin prevede l’uso della tecnologia “roll-to-roll” per stampare fogli fotovoltaici flessibili, simili a origami, applicabili su qualsiasi superficie architettonica. Attualmente, il team sta sperimentando moduli più piccoli, sfruttando la stampa 3D e il design computazionale per creare filtri solari personalizzabili.
“L’idea di base è stampare in 2D, che è più economico, e poi trasformare la struttura in 3D, così da poterla adattare a diverse superfici”, spiega Itai Cohen, professore presso il College of Arts and Sciences. “Non si può semplicemente avvolgere un normale foglio attorno a un oggetto senza ottenere pieghe e grinze, come accade quando si prova a incartare un’arancia. Una delle innovazioni che abbiamo sviluppato è un pattern di pannelli e cerniere che consente al materiale di espandersi localmente e adattarsi a forme curve. Un’altra soluzione è l’uso del tessuto come cerniera: è abbastanza flessibile da consentire il movimento senza compromettere la struttura”.
Al momento, il team ha avviato un progetto pilota triennale per sviluppare pensiline solari compatte per giardini, progettate per alimentare apparecchiature da esterno e sistemi di illuminazione. Il piano prevede la realizzazione di un prototipo su scala reale entro il secondo anno, con l’obiettivo di avviare le prime fasi della commercializzazione in tempi brevi.
