Gli edifici sono responsabili di oltre il 40 percento del consumo energetico globale. Gran parte di questa viene utilizzata per garantire il comfort degli utenti, ossia per il riscaldamento e il raffreddamento. Soprattutto alla luce degli attuali sviluppi del mercato energetico, la grande domanda è come possiamo coprire il nostro consumo energetico in futuro. È necessario trovare dei modi per sfruttare nuove fonti di energia e allo stesso tempo ridurre il consumo energetico degli edifici. Uno di questi potrebbe essere un migliore utilizzo delle superfici delle facciate.
Questo ha certamente un potenziale, dal momento che la maggior parte della facciata degli edifici è ancora inutilizzata e allo stesso tempo è il fattore centrale per far entrare l’energia nell’edificio o per trattenerla all’interno. I ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno quindi sviluppato un’innovazione nell’ambito dell’unità NEST HiLo, in grado di sfruttare questo potenziale: una facciata solare adattiva che non solo ottimizza la produzione di elettricità, ma riduce anche la perdita di energia. Collegata alla facciata vera e propria, forma una sorta di seconda pelle per l’edificio. L’innovazione porta quindi il nome appropriato di “Solskin”.
Semplice integrazione architettonica
“Volevamo sviluppare una facciata che potesse essere installata molto facilmente su un edificio e integrata in modo ottimale nell’architettura”, spiega Bratislav Svetozarevic l’idea alla base dell’innovazione. È stato coinvolto in modo significativo nello sviluppo di “Solskin” fin dall’inizio, prima nel 2014 come studente di dottorato nel gruppo “Architecture and Building Systems” di Arno Schlüter presso l’ETH di Zurigo e dal 2018 come Post Doc presso l’ETH e l’Empa, dove ha svolto ricerche su argomenti correlati.
“Solskin” consiste in una sottostruttura leggera che viene attaccata alla facciata. Su di essa sono montati piccoli pannelli solari quadrati a film sottile che possono essere abbinati al colore dell’involucro dell’edificio esistente. In questo modo, la facciata solare si integra perfettamente con l’aspetto generale dell’edificio. Allo stesso tempo, i pannelli possono essere ruotati individualmente in tutte le direzioni. Questo perché dietro ogni modulo c’è un’unità di controllo che Svetozarevic e i suoi colleghi hanno sviluppato nel corso degli anni. La particolarità è che i pannelli vengono allineati utilizzando la pressione dell’aria. I materiali utilizzati sono sia robusti che flessibili, in modo che il sistema possa resistere a forti raffiche di vento e alle precipitazioni.
Reality check
L’idea alla base dell’allineamento flessibile è che la facciata solare possa seguire la posizione del sole, ottimizzando così la produzione di elettricità. Allo stesso tempo, “Solskin” serve anche per ombreggiare attivamente l’edificio in estate, riducendo così la necessità di raffreddamento, o per aprire i pannelli e far entrare i raggi solari all’interno, risparmiando così energia di riscaldamento in inverno.
I primi test del prototipo presso il Politecnico di Zurigo hanno convinto i ricercatori dell’applicabilità dell’innovazione. Ma la facciata innovativa funzionerebbe anche su un edificio reale? Per trovare la risposta a questa domanda, “Solskin” è stato applicato alla facciata dell’unità HiLo. “HiLo ci ha offerto l’opportunità di installare e testare per la prima volta il nostro sistema su un edificio occupato. Questo ci ha permesso di registrare l’utilizzo e l’accettazione degli utenti”, spiega Svetozarevic. Un fattore importante, perché oltre al sistema vero e proprio, i ricercatori hanno anche sviluppato un algoritmo che registra le esigenze delle persone che lavorano nell’unità HiLo e può quindi migliorare il comfort degli utenti, oltre a ottimizzare la produzione. Questo algoritmo viene ora ulteriormente sviluppato con l’aiuto dei dati di funzionamento del NEST.
Un futuro luminoso
I risultati dei prototipi e del progetto pilota presso il NEST indicano una direzione chiara: con “Solskin”, è possibile risparmiare energia – e risparmiare enormemente. Mentre la produzione solare può essere aumentata fino al 40 percento rispetto alle soluzioni convenzionali, è possibile risparmiare fino all’80 percento di energia per il riscaldamento e il raffreddamento rispetto a un sistema di ombreggiatura convenzionale e non adattabile. “Siamo felici di aver potuto dimostrare al NEST che il nostro sistema funziona e che potenziale ha”, dice Svetozarevic, raggiante. Anche diverse giurie di esperti sono state convinte di questo potenziale e hanno premiato “Solksin”. Tra i premi c’è il rinomato Watt d’Or, che viene assegnato ogni anno dall’Ufficio Federale dell’Energia.
Il passo successivo è ora la commercializzazione. A tal fine, Bratislav Svetozarevic e il suo team hanno fondato lo spin-off “Zurich Soft Robotics” nel 2022 e hanno già ottenuto un contratto importante. L’azienda KELLER Druckmesstechnik AG di Winterthur vuole installare “Solskin” nel suo nuovo edificio di produzione, su una superficie totale di 1.300 m2.
Oltre all’utilizzo nei nuovi edifici, tuttavia, l’innovazione è ideale anche per la riqualificazione degli edifici più vecchi. Solskin” ha quindi un grande potenziale per ottimizzare l’efficienza energetica dell’intero patrimonio edilizio e fornire così una risposta alla domanda su come continuare a generare energia sufficiente per il funzionamento dei nostri edifici in futuro.
