Il tetto in cemento che assorbe energia solare e la trasforma in elettricità

Flessibili, leggere ed eco-sostenibili. Saranno così le case del futuro, o perlomeno questa dovrebbe essere la direzione da seguire. Va in quest’ottica la ricerca dell’ETH di Zurigo, il più prestigioso istituto universitario politecnico della Svizzera e uno dei più importanti centri di ricerca al mondo. E’ qui che da diversi anni si stanno studiando materiali e sistemi costruttivi che potranno guidare l’evoluzione dell’edilizia in un’ottica di minore impatto ambientale e maggiore efficienza energetica. L’abitazione del futuro, che gli studiosi del Politecnico federale, stanno mettendo a punto, pezzo per pezzo, si chiama HiLo e verrà testata il prossimo anno nei laboratori NEST, di Dübendorf. L’ultimo tassello del prototipo è una copertura in cemento che assorbe energia solare trasformandola in elettricità.

Copertura multistrato in cemento che assorbe energia solare

Il prototipo in calcestruzzo è una struttura curva, ultra-sottile e autoportante. Come può un tetto in cemento generare energia? Grazie a un doppio strato: il primo accoglie un sistema isolante e le unità di riscaldamento e raffrescamento, mentre nel secondo, quello esterno, sono state installate delle celle fotovoltaiche a film sottile.

Il risultato dovrebbe essere quello di un’abitazione che riuscirà a produrre molta più energia di quanta ne consuma. Ad ogni modo, parlare di sostenibilità in edilizia non vuol dire soltanto sviluppare soluzioni che sfruttino le rinnovabili per la produzione energetica, ma anche pensare a sistemi flessibili e leggeri, di modo che si possano ridurre tutti i costi, anche quelli di trasporto, legati al cantiere.

Una rete di cavi che garantisce flessibilità

Il prototipo di tetto in cemento che assorbe energia solare, realizzato in sei mesi nel laboratorio robotizzato dell’ETH e già smontato per fare spazio ad esperimenti futuri, era alto 7.5 m con una superficie complessiva di 160 mq. Il calcestruzzo ha uno spessore medio di 5 cm che si riduce a 3 cm lungo i bordi del tetto, mentre raggiunge i 12 cm sulle superfici di supporto.

Per ottenere questa forma particolare sarebbe stato necessario, secondo la prassi consueta, utilizzare una struttura in legno o del legno schiumato fresco non riutilizzabile, mentre i ricercatori hanno scelto di installare una rete di cavi in ​​acciaio che si estendono su una struttura di ripiano riutilizzabile. Questa rete di cavi serve per sostenere un tessuto di polimero che funziona anche come calza per il calcestruzzo.

Ridotto il quantitativo di materiale edile

Il nuovo metodo testato ha consentito sia di risparmiare molto sui materiali da costruzione sia di ottenere una soluzione molto più flessibile e adattabili a diversi tipi di design. E non solo: lasciando l’area sottostante al tetto completamente libera, si ha la possibilità di eseguire anche i lavori all’interno dei locali.

Struttura molto leggera

La rete è stata progettata per assumere la forma desiderata sotto il peso del calcestruzzo bagnato, grazie a un metodo di calcolo sviluppato dal team del professor Block Researcher in collaborazione con gli esperti in Digital Fabrication dello Swiss National Centre of Competence (NCCR). Gli algoritmi garantiscono che le forze siano distribuite correttamente tra i singoli cavi in ​​acciaio e che il tetto possa avere il design che si vuole ottenere. La rete elettrica pesa solo 500 kg e il tessuto 300 kg, per un totale di soli 800 kg di materiale.

Non solo teoria…

“Abbiamo dimostrato che è possibile costruire una struttura in calcestruzzo sottile e complessa  utilizzando una una cassaforma leggera e flessibile- ha spiegato Block- che consente di evitare inutili sprechi di materiale. Avendo lavorato con partner dell’industria, abbiamo la certezza che il nostro metodo funzionerà per realizzare quello che sarà il nostro prototipo di abitazione sostenibile.”

Ecco il video di presentazione del prototipo di tetto ultra-leggero in cemento che assorbe energia solare: