Il consumo energetico medio degli edifici ricoperti da superfici vetrate può essere ridotto del 40% con le finestre fotovoltaiche.
È una delle evidenze cui è giunto uno studio appena pubblicato su One Earth dai ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (Nrel) degli Stati Uniti e intitolato “Photovoltaic windows cut energy use and CO2 emissions by 40% in highly glazed buildings”.
I grattacieli ricoperti di superfici vetrate, pur essendo molto popolari in diverse parti del mondo, hanno una reputazione di scarsa efficienza energetica. Ma la ricerca del Nrel, visionabile dal link in fondo a questo articolo, indica che le finestre fotovoltaiche possono dare una mano nel coniugare estetica ed efficienza energetica.
“Ci sono idee preconcette sull’edificio efficiente dal punto di vista energetico: di solito non è particolarmente vetrato, e probabilmente non molto alto. Ma abbiamo scoperto che ci sono altri modi per costruire edifici ad alta efficienza”, ha detto Lance Wheeler, ricercatore del Nrel.
Le finestre fotovoltaiche possono consentire la realizzazione di edifici altamente vetrati a emissioni nette di CO2 pari a zero, spiegano gli scienziati: le finestre fotovoltaiche utilizzate alle latitudini relativamente temperate di New York (sullo stesso parallelo di Napoli, ma con un clima invernale molto più freddo, ndr) consentono di risparmiare più energia e CO2 rispetto ad esempio alla molto più soleggiata Tucson, in Arizona.
Ma non è tutto. Secondo le simulazioni effettuate, un rapporto finestre/pareti (window-to-wall ratio) più grande, quindi con più finestre e meno superfici opache, migliora le prestazioni energetiche complessive dell’edificio, via via che l’edificio aumenta in altezza.
Secondo i ricercatori, infatti, il consumo di energia primaria aumenta più lentamente della generazione fotovoltaica con l’aggiunta di piani nel caso di edifici altamente vetrati. Pertanto, il consumo netto di energia diminuisce con l’aumentare dell’altezza dell’edificio.
Sebbene il fabbisogno di riscaldamento aumenti con l’altezza e incida negativamente, la produzione di energia fotovoltaica e l’illuminazione naturale hanno effetti di scala positivi ai fini di un risparmio energetico netto. Sebbene gli edifici più alti possano implicare una maggiore energia incorporata per produrre e assemblare i materiali costruttivi, l’energia usata per il funzionamento dell’edificio è responsabile del 78-89% di quella complessiva impiegata nel suo ciclo di vita.
Inoltre, anche se per massimizzare la produzione dei moduli fotovoltaici tradizionali si preferisce in genere installarli sempre orientati a sud (nell’emisfero settentrionale), quelli montati in verticale, come le finestre fotovoltaiche, in realtà producono di più con una esposizione est-ovest, catturando il sole del primo mattino e della tarda giornata.
Per esempio, secondo i ricercatori, un edificio di 30 piani con un’altezza di circa sei metri per piano raggiungerà lo zero netto di emissioni quando il rapporto nord-sud/est-ovest è inferiore a 0,2, cioè quando per ogni 10 mq esposti a est o a ovest ce ne sono 2 esposti a sud o a nord.
La ricerca conclude indicando che è auspicabile una maggiore altezza da pavimento a pavimento e un basso rapporto nord-sud/est-ovest in modo da massimizzare la superficie occupata da vetrate fotovoltaiche e ottimizzarne così la produzione.
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