L’ultima innovazione nel campo delle smart windows arriva dall’Università di Princeton: si tratta di finestre intelligenti in grado di autoalimentarsiL’ultima innovazione nel campo delle smart windows arriva dall’Università di Princeton: si tratta di finestre intelligenti in grado di auto alimentarsi e modulare la luce e il calore in entrata, consentendo di risparmiare fino al 40% sui costi energetici di un edificio medio.

Le smart windows alimentate tramite raggi UV

La principale innovazione delle finestre intelligenti ideate dal team dell’Università di Princeton è la capacità di autoalimentarsi. Ciò è possibile grazie ad una nuova tecnologia di celle solari in grado di isolare la porzione dello spettro elettromagnetico vicina ai raggi UV. “La luce solare è un misto di radiazioni elettromagnetiche composte da raggi UV vicini, luce visibile e raggi infrarossi, ovvero calore” spiega Yueh-Lin Loo, docente di ingegneria chimica e biomedica tra gli autori della ricerca, pubblicata su Nature. “Volevamo delle smart windows che fossero in grado di controllare in modo dinamico la quantità di luce naturale e di calore che entra nell’edificio, così da garantire risparmio energetico e aumento del comfort”. Le finestre intelligenti controllano l’ingresso di luce e calore e, grazie all’innovativa tecnologia di celle solari, usano le radiazioni vicino agli UV per alimentare l’intero sistema.

Come funzionano le smart windows autosufficienti

Le tipiche celle solari composte di silicone sono di colore nero perché assorbono tutta la luce visibile. L’utilizzo delle radiazioni vicino agli UV per alimentare la smart window consente invece di avere un sistema completamente trasparente, perché la luce vicina agli UV è invisibile all’occhio umano. “Si tratta di una tecnologia che può occupare la stessa area della finestra senza entrare in competizione con i fotoni visibili o infrarossi, e senza vincoli estetici e di design” chiarisce Loo.

Per realizzare le celle solari i ricercatori hanno impiegato semiconduttori organici derivati dell’esa-benzocoronene. Tale materiale presenta infatti una struttura chimica che può essere modificata per assorbire una gamma ristretta di lunghezze d’onda, nel caso specifico la luce vicino UV. Come per la produzione dei LED organici i semiconduttori vengono depositati sul vetro creando un film sottile. Quando la luce solare colpisce la finestra i raggi vicini agli UV generano una reazione elettrica nelle celle solari. Tale reazione attiva una pellicola di polimeri elettrocromici, determinando il cambiamento di colore: da trasparente a blu scuro. In questo modo è possibile bloccare fino all’80% della luce in ingresso.

Una tecnologia adattabile anche alle finestre esistenti

La tecnologia di smart window autosufficiente ideata dall’Università di Princeton è molto più economica e facile da applicare alle finestre esistenti. Rispetto alle finestre intelligenti di più vecchia generazione questa nuova tecnica non comporta vincoli di installazione e consumi aggiuntivi.

Rispetto ad altre ricerche che hanno sviluppato celle solari trasparenti, inoltre, lo studio di Princeton ha spostato il focus dai raggi infrarossi a quelli vicini agli UV, che sono meno potenti, ma non impediscono la trasmissione di calore assicurata dagli infrarossi, assicurando la massima efficienza del sistema.

Il team di ricercatori intende ora sviluppare una pellicola flessibile che consenta di installare il nuovo sistema sulle finestre esistenti. “In questo modo sarà possibile controllare la quantità di luce in casa utilizzando un’app sullo smartphone – spiega Nicholas Davy, dottorando del dipartimento di ingegneria chimica e biologica e autore principale dello studio – migliorando così l’efficienza energetica, il comfort e la privacy”.

La tecnologia a celle solari alimentate mediante raggi vicini agli UV può inoltre trovare applicazione nell’alimentazione di sensori intelligenti e altri prodotti a basso consumo. “Non produce abbastanza energia per un’auto – chiarisce Yueh-Lin Loo – ma può fornire potenza ausiliaria per dispositivi più piccoli, ad esempio un ventilatore per raffreddare l’auto mentre è parcheggiata al sole”.

☼ Smart windows: da Princeton le finestre intelligenti autosufficienti
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