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Progetto Solar Design: moduli fotovoltaici tra efficienza e design

Una custodia per tablet, una radio solare, una lampada portatile e un lampione: oggetti di design costruiti per essere alimentati con moduli fotovoltaici flessibili e innovativi. Il progetto interdisciplinare "Solar Design" dimostra la grande duttilità e potenzialità del fotovoltaico integrato negli oggetti e nell'architettura.

Nell’ambito del progetto europeo Solar Design, l’Istituto per le Energie Rinnovabili di EURAC ha lavorato con un team di ricerca multidisciplinare che raggruppa ingegneri, architetti, ricercatori ed imprenditori con lo scopo di sviluppare moduli fotovoltaici flessibili concepiti per essere integrati in oggetti di design e in architettura.

Il team di esperti, coordinato dall’Università tecnica di Vienna e dall’azienda austriaca Sunplugged, ha lavorato allo sviluppo di moduli fotovoltaici flessibili che possano essere modificati “on-the-fly in termini di dimensioni, forme e caratteristiche elettriche per soddisfare le esigenze di architetti e designers.

Il potenziale di questa applicazione è stato dimostrato in sette prototipi che includono oggetti di design quali una radio solare, una custodia per tablet, una lampada portatile ed un lampione di design a forma paraboloide. Tutti questi prodotti contengono un modulo fotovoltaico CIGS che li alimenta attraverso energia solare.


    Custodia per tablet, radio solare e lampada portatile. Negli ultimi due, il FV è integrato nella superficie curva (oggetti realizzati dall’azienda Faktor3).

È stato inoltre sviluppato il prototipo di un set di moduli triangolari che possono essere collegati tra loro per rivestire superfici architettoniche complesse come pareti curve e cupole geodesiche.


  Lampione di design a forma paraboloide e set di moduli triangolari per integrazione in cupole geodesiche (realizzati dall'azienda SIARQ)

L’Istituto per le Energie Rinnovabili dell’EURAC ha coordinato la fase di sviluppo di questi prototipi fornendo supporto a designers e architetti attraverso una serie di modelli matematici e strumenti che hanno accompagnato tutta la fase di definizione dei prototipi.

Per lo sviluppo del lampione a forma paraboloide ad esempio, è stato condotto uno studio per ottimizzarne il design considerando la problematica delle alte temperature e della disomogeneità di irraggiamento sulla sua superficie. Per supportare la progettazione del set di moduli per l’integrazione architettonica, sono state condotte una serie di simulazioni per verificare l’impatto del fotovoltaico sul bilancio energetico e sul comfort interno della cupola geodesica nella quale vengono integrati.

                
Simulazioni energetiche condotte da EURAC relative al lampione di design a forma paraboloide (le due immagini a sinistra) e alla cupola geodesica (immagine a destra)

La configurazione finale dei prototipi è quindi frutto di una costante interazione tra i diversi attori del consorzio comprendente imprenditori, architetti, designers, ingegneri, fisici e ricercatori che hanno lavorato con un approccio multidisciplinare fin dalle prime fasi di progettazione per massimizzare efficienza e design.

I prototipi sono stati costruiti da tre aziende facenti parte del consorzio: le aziende spagnole SIARQ e Innovatec e la danese Faktor3. Alcuni dei prototipi sono stati successivamente testati nei laboratori dell’EURAC – per moduli fotovoltaici e per componenti edilizi - dove sono state simulate reali condizioni di utilizzo per verificarne la resa ed indirizzare le ulteriori fasi di sviluppo.

In particolare il prototipo del modulo triangolare per l’integrazione architettonica è stato testato nei laboratori INTENT (INtegrated Energy walls Test facility), costituito da una doppia camera con anello di guardia e simulatore solare, e SoLaRE-PV (South Tyrol Laboratory for Renewable Energy – Photovoltaics), costituito da un simulatore solare classe AAA con annessa camera climatica.

 
Laboratori EURAC INTENT e SoLaRE-PV

L’utilizzo accoppiato di questi due laboratori permette di testare le prestazioni “totali” (sia dal punto di vista elettrico che di impatto energetico sull’edificio) di moduli BIPV (Building integrated Photovoltaic), cioè moduli fotovoltaici per l’integrazione architettonica.

I risultati dei test hanno permesso di migliorare e sviluppare ulteriormente il prototipo, fornendo indicazioni agli architetti per migliorare il design al fine di aumentarne le prestazioni energetiche.
La maggior parte dei prototipi sono ora in una fase di industrializzazione e saranno a breve disponibili sul mercato, fornendo una prova tangibile di come il fotovoltaico possa essere integrato in varie applicazioni in modo versatile e flessibile.

Per informazioni sul progetto: www.solar-design.eu
Il progetto ha ricevuto un finanziamento dal programma FP7/2007-2013 dell’UE (grant agreement n° 310220, Theme: NMP.2012.4.0-1)