Efficienza energetica delle finestre: la smart window che usa i raggi UV

Gli edifici sono responsabili di circa il 40% dei consumi energetici complessivi. Motivo per cui negli ultimi anni stiamo assistendo a un’evoluzione del comparto dell’edilizia e della progettazione verso la ricerca di soluzioni sempre più orientate al basso impatto ambientale e alla sostenibilità. E si sta agendo su più fronti, puntando su un’impiantistica di ultima generazione, su materiali innovativi e anche su una maggiore efficienza energetica delle finestre.

Le finestre del futuro sono smart

Ridurre la dispersione termica degli infissi è diventato un imperativo e si è iniziato con la sostituzione dei tradizionali sistemi a vetro singolo con quelli a doppio o triplo vetro. Ma la vera rivoluzione è un’altra e ha a che vedere con le cosiddette smart windows, una serie di nuove tecnologie in grado di reagire in base alle condizioni climatiche esterne controllando l’apporto di luce e calore in base alle esigenze del sistema-edificio, e in alcuni casi riuscendo anche a produrre energia.

Come migliorare l’efficienza energetica delle finestre

Negli ultimi anni abbiamo assistito a diverse innovazioni sul fronte delle smart windows che garantiscono efficienza ma a un costo piuttosto elevato, senza considerare poi che si tratta di sistemi così evoluti da essere difficilmente installabili negli edifici esistenti. Sembra risolvere tutte queste problematiche la finestra intelligente sviluppata da un team dell’Università di Princeton che, grazie all’applicazione di una nuova tecnologia a celle solari, si presenta come una soluzione che si autoalimenta, dal basso costo e adatta anche alle ristrutturazioni.

Una smart window che utilizza i raggi UV

L’efficienza energetica della nuova smart window è dettata dall’utilizzo di celle solari in grado di assorbire in modo selettivo la porzione dello spettro elettromagnetico vicina ai raggi UV.

“La luce solare è un mix di radiazioni elettromagnetiche costituite da raggi ultravioletti, luce visibile e energia infrarossa o calore”, ha spiegato Yueh-Lin Loo, direttore del Centro Andlinger per l’Energia e l’Ambiente, e uno degli autori dello studio, pubblicato su Nature “Volevamo che la finestra intelligente fosse in grado di controllare in modo dinamico la quantità di luce naturale e calore che entra negli ambienti interni.”

Celle solari trasparenti

Perché puntare raggi infrarossi vicini agli UV? Perché sono invisibili all’occhio umano e questo vuol dire poter utilizzare celle solari trasparenti che possono occupare l’intera superficie vetrata, senza alcun vincolo estetico e di design. A differenza ad esempio delle classiche celle in silicio che sono molto scure, dal momento in cui assorbono anche i raggi visibili.

Semiconduttori organici modificati per assorbire i raggi quasi UV

Per realizzare le celle, i ricercatori sono partiti da dei semiconduttori organici derivati da ​​esabenzocoronene (cHBC), un materiale caratterizzato da una struttura chimica che può essere modificata per assorbire una gamma ristretta di lunghezze d’onda. In questo caso è stata ‘selezionata’ la luce quasi UV. Per costruire la cella solare, le molecole del semiconduttore vengono depositate come film sottili sul vetro, utilizzando lo stesso processo produttivo dei diodi a emissione luminosa organica, meglio noti come LED. Quando la cella solare è operativa, la luce solare porta i semiconduttori cHBC a produrre elettricità.

Infissi con polimeri elettrocromici

Al tempo stesso, i ricercatori hanno realizzato anche la struttura della smart window, costituita da polimeri elettrocromici, che possono produrre cambiamenti di colore quando sottoposti a corrente elettrica e sono in grado di offrire un ampio spettro di colorazioni. In questo caso si va dal da trasparente al blu scuro e il risultato è una grande efficienza energetica delle finestre che riescono a bloccare più dell’80% della luce in ingresso.

Il funzionamento del sistema è mostrato in questo breve video:

Riqualificazione per migliorare l’efficienza energetica delle finestre esistenti

Le prospettive del nuovo sistema sviluppato dal team di Princeton sono davvero interessanti. Se da un lato le prestazioni della smart window potrebbero essere più basse di alcune soluzioni intelligenti di ultima generazione, è altrettanto vero che potrebbero garantire una maggiore efficienza energetica delle finestre, perché impediscono la trasmissione di calore degli infrarossi.

Al momento, il team sta cercando di sviluppare una pellicola flessibile che consenta di installare la nuova tecnologia anche su infissi esistenti. E’ questa probabilmente la vera sfida, perché il parco immobiliare di tutto il modo è piuttosto datato e la partita dell’efficienza energetica delle finestre e di qualsiasi componente edilizio si gioca sul terreno della riqualificazione.