| Temi di ricerca: |
Sistemi combinati termo-fotovoltaici
Architettura bioclimatica
Celle a combustibile |
| Tecnologia-Iniziativa 1: |
TPVS - Highly integrated PV/Thermal/Structural building components |
| Partners Economici: |
Unione Europea nell'ambito del progetto CRAFT |
| Descrizione del progetto: |
Sviluppo di una famiglia di sistemi solari termici/fotovoltaici (Thermo-PhotoVoltaic Systems) ad elevata integrazione nella struttura edilizia. Questi sistemi consentono di captare l'energia irradiata dal sole attraverso le pareti e i tetti degli edifici, attuando una vera e propria cogenerazione di energia elettrica ed energia termica, agendo sia come condizionatori climatici, sia come elementi fotovoltaici.
I sistemi TPVS sono concepiti come elementi sostitutivi di muri, finestre, tetti, radiatori. In questo modo essi consentono alledificio di recuperare lenergia solare attraverso una pelle attiva che permetta di mantenere un equilibrio energetico tra linterno e lesterno, riducendo notevolmente i costi di gestione. |
| Risultati: |
Scudi termici: elementi che, integrati nelle strutture delledificio poste nelle zone irraggiate, captano la radiazione solare per mezzo di un fluido che scorre al loro interno e la trasformano in calore utile da destinare al riscaldamento climatico o a quello dellacqua sanitaria, attraverso sistemi di scambio e accumulo termico, riducendo il carico termico delledificio. In particolare sono stati messi a punto tre tipologie di scudi termici, illustrate di seguito.
1. Scudo Termico in Alluminio: è costituito da pannelli di alluminio estruso, modulari, al cui interno sono realizzati i microcanali nei quali circola il liquido vettore di calore.- Può svolgere una funzione strutturale come copertura di un tetto spiovente esposto al sole. - Può essere coperto con rivestimenti in materiale sintetico o con moduli fotovoltaici direttamente montati sui profilati apportando la refrigerazione del pannello al silicio e del sotto-tetto oltre ad un aumento dellefficienza della cella fotovoltaica. - Collocato in facciate o in tetti esposti al sole permette di recuperare il 40-60% della radiazione incidente da destinare al riscaldamento climatico o a quello dellacqua sanitaria. - In estate svolge la funzione di condizionamento climatico captando parte dellenergia solare incidente.
2. Scudo Termico Ceramico: il sistema si basa su pareti con due facce attive, nelle quali sono realizzati circuiti per il trasporto del liquido vettore di calore. La parete è costruita con laterizi di misura standard, del tutto assimilabili a quelli tradizionali, che presentano sulle facce anteriore e posteriore dei canali presagomati, percorsi da circuiti prestampati raccordati alle estremità con dei collettori ascendenti o discendenti. Le due facce attive - interna ed esterna - sono isolate tra loro mediante coibente posto nelle camere interne.Lo scudo termico ceramico:- Agisce da elemento captante allesterno (recupero del calore), e come superficie radiante allinterno (riscaldamento e climatizzazione dellinterno delledificio). - E a tutti gli effetti un elemento strutturale.
3. Scudo Termico Trasparente: è costituto da due vetri piani assemblati da una cornice di alluminio. Allinterno dei due vetri circola un liquido selettivo, opaco allinfrarosso e trasparente allo spettro visibile.- Il sistema si comporta come un filtro solare, assorbendo buona parte della radiazione infrarossa che viene trasformata in calore, creando una vetrata con funzionamento ottimale in inverno ed estate. - Si applica in zone trasparenti come finestre, vetrate e lucernari, con una ampia gamma di soluzioni architettoniche. - Accoppiato con le celle fotovoltaiche trasparenti offre massima efficienza nello sfruttamento della radiazione solare. |
| Tecnologia-Iniziativa 2: |
SPARKGLASS - High conducticity transparent glasses |
| Partners Economici: |
Unione Europea nell'ambito del progetto CRAFT |
| Descrizione del progetto: |
Progetto per la realizzazione di un processo e di una linea pilota per la produzione di vetri trasparenti (vetri comuni al calcio e al sodio) ad alta conduttività per la realizzazione di celle fotovoltaiche trasparenti.
Le celle fotovoltaiche trasparenti sono elementi che trasformano lenergia solare dello spettro visibile direttamente in elettricità, integrabili in vetrate, lucernari e finestre realizzabili con diverse colorazioni. La tecnologia è basata sul processo foto-elettrochimico del biossido di titanio (celle di Gratzel): la luce è assorbita da un complesso colorante di un metallo, contenuto in uno strato nanocristallino poroso di un semiconduttore. Quando il colorante è eccitato a causa dellassorbimento di un fotone, un elettrone viene trasferito al semiconduttore e successivamente estratto attraverso lo strato conduttore depositato sul vetro. La carica positiva è trasferita al controelettrodo attraverso un mezzo redox (elettrolita liquido o gel), che viene ridotto, chiudendo il circuito. |
| Risultati: |
Le celle sono in grado di raggiungere efficienze pari a quelle del silicio amorfo, garantendo allo stesso tempo una notevole trasparenza.Possono essere applicate a superfici trasparenti (finestre, lucernari) ed essere accoppiate agli scudi termici per consentire cogenerazione di elettricità e calore. Sono stati ottenuti in particolare i seguenti risultati:- vetri conduttivi con deposizione a spray di ossidi metallici e fingers protetti da uno smalto superficiale, - conduttività più alta raggiunta per vetri opachi: 1.5 ?/mq, - ottimo bilancio conduttività trasparenza: 4 ?/mq e 80% di trasmissione luminosa. Labor ha svolto uno studio del processo per la realizzazione dellimpianto pilota e lapplicazione dei vetri trasparenti alle celle fotovoltaiche. La linea per la produzione del vetro trasparente è di proprietà della IBE SL. |
| Tecnologia-Iniziativa 3: |
FEMAG - Flexible Ecological Multipurpose Advanced Generator |
| Partners Scientifici: |
Università di Roma Tor Vergata Università di Graz
Molecular Networks (Germania) |
| Descrizione del progetto: |
FEMAG mira a sviluppare un generatore chiuso di energia, di piccola potenza, basato sull'integrazione di una cella a combustibile con un pacco di accumulatori e con supercondensatori, per l'alimentazione flessibile a potenza variabile di piccoli dispositivi portatili di tipo non automobilistico. FEMAG propone di sviluppare un prodotto basato su celle a combustibile, ma integrato con tutti quei componenti che possono rendere la sua applicazione fattibile, semplice, e in grado di soddisfare non soltanto i carichi di base, ma anche i relativi consumi di picco delle macchine associate, all'interno di profili di utilizzo predeterminato.
Tale ricerca coinvolge diversi aspetti, dai più basilari (dimensionamento delle cella, ottimizzazione in relazione ad un determinato ciclo operativo, condizioni di funzionamento) fino alle più avanzate (vita attesa, robustezza, accoppiamento con accessori adeguati, come controller, accumulatori di backup, supercondensatori) che rendono lapplicazione industriale delle celle PEM e lintegrazione in prodotti ad alto valore aggiunto un campo di elevato valore industriale e di grande prospettiva futura .Un generatore modulare di classe FEMAG può trovare nel prossimo futuro un ampio campo applicativo, poiché tutti i sistemi alimentati da batterie o motori a combustione interna possono essere potenzialmente alimentati da celle a combustibile, queste sono applicazioni nelle quali il prodotto finale è generalmente sviluppato e portato al mercato principalmente da PMI, e non può perciò contare su grandi investimenti, essendo destinato a sfruttare componenti "off the shelf", ingegnerizzati e integrati per soddisfare i requisiti di unampia gamma di applicazioni: integrazione e ingegnerizzazione sono il principale patrimonio da sviluppare.
La base di conoscenza che verrà generata, consentirà di progettare sistemi autonomi di generazione basati su celle a combustibile ottimizzati per tutte le possibili applicazioni dove le celle a combustibile aprono nuove prospettive di sostituzione per dispositivi attualmente alimentati da batterie o da motori a combustione interna.
Labor svilupperà con altri prestigiosi partner Europei il sistema per alcune applicazioni di maggior valore commerciale. Il progetto avrà anche lo scopo di produrre un sistema esperto per il supporto alla progettazione di sistemi complessi di generazione basati su celle a combustibile e vari componenti aggregati. |