Finestre fotovoltaiche: quali sono i vantaggi per il futuro

Negli edifici con involucro prevalentemente trasparente le finestre fotovoltaiche possono far risparmiare fino a 10.000–40.000 GJ di energia all’anno. Andiamo a scoprire come sono fatte le finestre fotovoltaiche e quanto potrebbero far risparmiare nell’arco di un anno.

Finestre fotovoltaiche: lo studio su questa tecnologia

Ad oggi un terzo dell’energia mondiale viene consumata dagli edifici, responsabili di una quota simile nel complesso delle emissioni di CO2 globali. Una parte di responsabilità nell’elevata domanda energetica la hanno anche le recenti tendenze architettoniche che hanno visto il moltiplicarsi negli anni di facciate vetrate.

Lance Wheeler e colleghi, nella pubblicazione su Cell, spiegano:

“I rapporti finestra-parete sono costantemente aumentati dalla fine della seconda guerra mondiale. E la domanda di facciate vetrate rimane elevata nonostante l’ampio riconoscimento delle loro scarse prestazioni energetiche e le crescenti preoccupazioni per gli effetti del cambiamento climatico”.

Esistono ovviamente anche delle soluzioni: tripli vetri, rivestimenti a bassa emissività, termocromia e vetri fotovoltaici possono in diversa misura contribuire all’efficientamento energetico, riducendo i consumi dell’edilizia.

Il team della National Renewable Energy Laboratory ha preso in considerazione gli edifici “highly glazed”, letteralmente “altamente vetrati”, ossia con involucro prevalentemente trasparente a causa di un rapporto finestre-pareti del 95%. Si tratta di una delle tendenze costruttive dominanti nei grattacieli e nei moderni uffici delle metropoli.

I vantaggi delle finestre fotovoltaiche

“Non voglio sedermi qui e dire che dovremmo costruire edifici con ampie superfici vetrate. Dovremmo costruire edifici altamente efficienti. Ma se scegliamo di continuare a realizzarli, dobbiamo conciliare in qualche modo le loro prestazioni inferiori e le finestre fotovoltaiche rappresentano un modo per farlo”.

Gli scienziati hanno simulato l’impatto di tre differenti tecnologie di vetro fotovoltaico in otto climi differenti: la tecnologia basata sui film sottili di silicio amorfo, CIGS o perovskiti, chiamata anche fotovoltaico semitrasparente; quella anche integra film sottili di assorbito solari organici o coloranti sensibilizzati, chiamata anche fotovoltaico trasparente; quella “commutabile” o “cromica” che combina la tecnologia dei vetri dinamici con la conversione solare. Tutte e tre le tipologie di vetro fotovoltaico possono portare delle riduzioni dei consumi.

Secondo lo studio il risparmio nell’utilizzo di energia primaria e nelle emissioni di carbonio con le finestre fotovoltaiche può arrivare fino al 40% rispetto ad una finestra tradizionale. Pari a una riduzione di 37.000 GJ all’anno per un tipico edificio per uffici con un involucro edilizio prevalente trasparente.

Sebbene i risultati quantitativi varino in base alla zona climatica, il rendimento energetico degli edifici in tutte le località trarrà vantaggio dalle tecnologie delle finestre di nuova generazione. Le finestre fotovoltaiche, forse in modo non intuitivo, offrono a località temperate come New York City più energia/CO2 risparmi rispetto a città più soleggiate come San Diego.