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Le case che producono energia

 By Luca Longo

Chi fa energia da sé, fa per tre. Il vecchio proverbio assumerà un nuovo significato a partire dal 2021 in tutta l’Unione Europea, Italia compresa…

Infatti, stanno per entrare in vigore le direttive europee 2010/31/EU e 2012/27/EU sull’efficienza energetica degli edifici. Queste stabiliscono che, a partire dalla fine del 2020, tutte le nuove case e i nuovi uffici dovranno essere praticamente autosufficienti dal punto di vista energetico. La scadenza è anticipata alla fine del 2018 per tutti i nuovi edifici pubblici. Anche l’Italia farà la sua parte e ha recepito le linee guida dell’Unione includendole nel Piano di Azione Italiano per l’Efficienza energetica del luglio 2014.

Le nuove case, i nuovi uffici e i nuovi edifici industriali dovranno essere realizzati in modo da consumare meno energia possibile e in più dovranno produrre in proprio l’energia che consumano. Questo risultato si otterrà prima di tutto eliminando le dispersioni termiche delle pareti e rendendo più efficienti tutti gli impianti di casa, dal condizionamento termico a tutti gli elettrodomestici. Ma il fattore più importante di questa piccola rivoluzione domestica sarà dotare ciascun edificio di impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili. Il problema si risolve facilmente in casette isolate, villette e piccoli edifici. Basta installare sugli spioventi del tetto esposti a sud un numero sufficiente di pannelli solari tradizionali al Silicio. Occorre installarli su dei supporti che permettano ai pannelli di essere orientati verso Sud e con la giusta inclinazione.

Installazione di pannelli solari

Ma negli edifici più grandi il problema non si risolve così facilmente. Infatti, la potenziale produzione di energia elettrica è proporzionale al numero di pannelli solari installati sul tetto; quindi è direttamente proporzionale alla superficie di tetto disponibile. Ma il consumo di un edificio è proporzionale al numero di persone che ci vivono o che ci lavorano. Quindi all’intero volume dello spazio abitativo disponibile sotto quel tetto. In altre parole, in casette monofamiliari o anche in villette a schiera, l’aumento del numero di famiglie che ci vivono corrisponde all’aumento della superficie del tetto; quindi il numero di pannelli solari a disposizione di ciascuno rimane costante. Ma se prendiamo in considerazione palazzi a più piani, è evidente che il numero di abitanti – e quindi il consumo – aumenterà con il numero dei piani, ma il tetto disponibile sarà sempre lo stesso. Per questo, si può calcolare che per un palazzo con più di tre o quattro piani, i pannelli solari posti sul tetto non saranno sufficienti a produrre energia elettrica per tutte le persone che vivono o lavorano in quello stesso palazzo.

Ma il problema si può risolvere. Anzi, occorrerà risolverlo presto visto i tempi disponibili prima che le nuove normative entrino in vigore. Al Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente sono state ideate, sperimentate e sviluppate due tecnologie che possono rappresentare una soluzione (Due? No, tre! Continuate a leggere) a questo problema. Abbiamo già parlato qui delle celle solari organiche, chiamate Organic PhotoVoltaics (OPV). Sono celle solari sottili e flessibili costituite da speciali inchiostri stampati su un supporto qualsiasi. Fra i vantaggi di queste celle prive di Silicio c’è l’estrema versatilità: non ci sarà bisogno di installarle su tralicci montati sui tetti ma potrebbero essere stampate direttamente su piastrelle, mattoni, tegole e entrare direttamente a fare parte degli elementi costitutivi di un edificio. A differenza dei pannelli al Silicio, gli OPV funzionano anche in condizioni di luce diffusa: all’alba, al tramonto, quando è nuvoloso o c’è la nebbia. Per questo non hanno bisogno di essere posizionati esattamente a Sud e con una precisa angolazione ma possono essere installati su tutte le superfici delle case, pareti verticali incluse.

Un’altra innovazione tecnologica sviluppata al Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente è costituita dai concentratori solari luminescenti. Si chiamano Luminescent Solar Concentrators (LSC) e anche di questi abbiamo già parlato qui. Si tratta di speciali finestre trasparenti e colorate in grado di produrre energia e di regolare la luminosità e la temperatura dell’ambiente in cui sono montate. In questo modo non solo si genera elettricità ma si può risparmiare sulle spese di riscaldamento o di condizionamento.

LSC (Levita.lev, Wikimedia)

Su un edificio, oltre ai pannelli solari al Silicio disposti sul tetto a sud, si potrebbe installare anche una combinazione di queste due tecnologie (gli OPV sulle pareti e su tutte le superfici opache e gli LSC nelle finestre, nei lucernari e in tutte le superfici trasparenti). In entrambi i casi, si potranno sfruttare tutte le pareti esposte su tutti i punti cardinali per piazzare celle OPV, mentre tutte le finestre su tutti i lati potrebbero essere dotate di tecnologia LSC. La combinazione di queste e di altre tecnologie applicata non sugli edifici ma direttamente all’interno degli elementi strutturali dei palazzi è una possibile applicazione della Building Integrated PhotoVoltaics (un parolone, che per gli esperti va sotto la sigla di BIPV).

Modellino di palazzo con installazione BIPV

E di notte? Beh, quando è buio persino i nuovi OPV e le finestre LSC non producono energia, ma per raggiungere l’autosufficienza energetica in ogni edificio si potrà sempre stipulare un contratto di compravendita con il gestore della griglia elettrica, comprando energia quando i nostri dispositivi non ne producono abbastanza e rivendendola quando ne producono più di quella che consumiamo. Ma se la compravendita non è economicamente conveniente, oppure se la casa è isolata e si trova lontano da una rete elettrica, allora diventeranno decisivi i sistemi per immagazzinare l’elettricità. Eni sta lavorando anche su questo. Abbiamo già scritto qui che al Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente – tanto per cambiare – si stanno sviluppando le nuove batterie a flusso praticamente prive di autoscarica e con capacità e potenza dimensionabili a piacere. In conclusione, le nuove normative europee pongono una grande sfida alla ricerca di nuovi modi per produrre energia rinnovabile ma rappresenteranno anche un fattore decisivo per il lancio di tecnologie fotovoltaiche di nuova generazione.

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informazioni sull'autore
Luca Longo
Chimico industriale specializzato in chimica teorica. Si occupa di calcolo scientifico da 30 anni. Lavora nella ricerca di nuove tecnologie per l’energia. In tutto quello che fa, ama andare fino in fondo.