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Sep 13, 2023

Le finestre intelligenti che proteggono dalle radiazioni solari possono aiutare a ridurre i gas serra

September 1, 2021

1 settembre 2021

dalla Società Fraunhofer

I ricercatori Fraunhofer hanno sviluppato un rivestimento intelligente per finestre in vetro che si scurisce al sole. Questo utilizza materiali elettrocromici e termocromici che reagiscono all'elettricità e al calore. Negli edifici con grandi facciate in vetro impedisce che gli ambienti si surriscaldino eccessivamente a causa dell'irraggiamento solare, riducendo così la richiesta di climatizzazione ad alto consumo energetico.

Il settore edile è uno dei maggiori emettitori di gas serra. Secondo l'Agenzia tedesca per l'ambiente, gli edifici sono responsabili di circa il 30% delle emissioni di CO2 del paese e del 35% del consumo energetico finale. Gli edifici con grandi facciate e tetti in vetro sono particolarmente problematici, come le torri di uffici che dominano le città moderne. Si riscaldano al sole, soprattutto d'estate. Tuttavia, l’uso di persiane e persiane per fornire ombra è spesso impopolare, poiché riducono l’aspetto estetico del vetro e disturbano la vista verso l’esterno. Invece, l’interno viene raffreddato con l’aria condizionata, che richiede enormi quantità di elettricità e aumenta l’impronta di carbonio dell’edificio.

L'Istituto Fraunhofer per la ricerca sui silicati ISC di Würzburg e l'Istituto Fraunhofer per l'elettronica organica, la tecnologia del fascio di elettroni e del plasma FEP di Dresda hanno sviluppato una sofisticata soluzione a questo problema. Nel progetto Switch2Save, i ricercatori hanno lavorato su rivestimenti trasparenti per finestre e facciate in vetro utilizzando materiali elettrocromici e termocromici. Questi aggiungono una tinta scura variabile e trasparente all'esterno delle finestre, che mantiene le stanze fresche. Gli Istituti Fraunhofer hanno collaborato con università e partner industriali in sei paesi dell’UE per questo progetto di ricerca finanziato dall’UE.

"Il rivestimento elettrocromico viene applicato su una pellicola trasparente e conduttiva che può poi essere "accesa". L'applicazione di una tensione elettrica innesca il trasferimento di ioni ed elettroni, che scurisce il rivestimento e tinge la finestra. D'altra parte, il rivestimento termocromico funziona "Passivamente. Quando viene raggiunta una determinata temperatura ambiente, riflette la radiazione termica del sole", spiega il Dott. Marco Schott, responsabile del gruppo sistemi elettrocromici presso Fraunhofer ISC.

Con gli elementi elettrocromici, i sensori possono essere utilizzati per misurare fattori quali luminosità e temperatura, inviando i risultati ai sistemi di controllo. Questo invia un impulso di corrente o tensione alla pellicola conduttiva, facendo oscurare la finestra. La superficie del vetro si scurisce gradualmente ogni volta che la temperatura o il livello di luminosità diventano troppo elevati. Ciò impedisce il surriscaldamento delle stanze e riduce la necessità di aria condizionata, particolarmente utile nei climi più soleggiati e negli edifici con grandi facciate vetrate. Serve anche come protezione antiriflesso nelle giornate soleggiate. Nelle giornate nuvolose e la sera le finestre verranno mantenute luminose.

I ricercatori del Fraunhofer hanno pensato anche all'idoneità della tecnologia per l'uso quotidiano. "Le finestre non si oscurano all'improvviso, ma si oscurano gradualmente nel giro di pochi minuti", spiega Schott. Il consumo energetico è molto basso. In circostanze ottimali, la pellicola elettrocromica richiede solo elettricità per il processo di commutazione e una tensione molto bassa è sufficiente per avviare il processo di colorazione. I materiali termocromici non necessitano affatto di elettricità, reagiscono invece passivamente al calore generato dal sole. Possono essere utilizzati per integrare un sistema commutabile o come alternativa quando non è richiesta una soluzione commutabile.

Switch2Save promette enormi risparmi energetici nelle zone con temperature esterne elevate, ad esempio nelle regioni meridionali, riducendo l'uso dei sistemi di condizionamento o eliminandone completamente la necessità. Il Dr. John Fahlteich, coordinatore del progetto Switch2Save e capo del gruppo di ricerca presso Fraunhofer FEP, spiega: "Nelle regioni calde d'Europa, il fabbisogno energetico di raffreddamento e riscaldamento degli edifici moderni può essere ridotto fino al 70%". Nelle regioni settentrionali più fredde il risparmio non è così elevato, ma i sistemi potrebbero essere utilizzati anche qui come protezione antiabbagliamento dalla luce solare diretta.