Disegni a colori diversi con metodo di pixelizzazione per case a più piani. Credito:Energia solare (2021). DOI:10.1016/j.solener.2021.06.079
Gli edifici consumano circa un terzo dell'energia mondiale e sono responsabili del 40% delle emissioni di gas serra. La riduzione delle emissioni di carbonio e l'utilizzo di energia pulita rinnovabile negli edifici sono essenziali per raggiungere gli obiettivi della neutralità del carbonio per tutta la società.
L'integrazione dei pannelli solari negli edifici è uno dei modi più promettenti per ridurre le emissioni di carbonio e sostenere un futuro sostenibile.
Le facciate dovrebbero essere utilizzate per l'integrazione dei pannelli solari
In passato, la maggior parte dei pannelli solari (fotovoltaici) per gli edifici erano installati sui tetti, ma le aree del tetto possono essere limitate. Le facciate degli edifici offrono una superficie molto più ampia e potrebbero essere utilizzate per questa applicazione.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che il fotovoltaico integrato nella facciata (FIPV) è una soluzione emergente ed essenziale per la raccolta dell'energia solare. In Norvegia, dove il sole è generalmente basso, le facciate degli edifici hanno un potenziale speciale per l'applicazione di pannelli solari.
Sfide estetiche
Tuttavia, l'aspetto estetico dei pannelli solari può essere difficile. I colori nero o blu scuro dei normali pannelli solari non sono l'ideale per le facciate degli edifici e gli architetti sono molto contrari all'uso di colori noiosi per i loro progetti.
Inoltre, la Norvegia è piena di case colorate, molte delle quali hanno centinaia di anni. I colori degli edifici tradizionali attraggono i turisti e presentano un bellissimo "senso del luogo" dei residenti locali.
È difficile immaginare che architetti o proprietari accetterebbero i pannelli solari se ciò significasse che tutte le case dovevano essere nere o scure.
Ecco una concettualizzazione del metodo di pixelizzazione che potrebbe essere utilizzato con pannelli solari di colore diverso su una facciata con tetto a falde. Credito:Energia solare (2021). DOI:10.1016/j.solener.2021.06.079
Metodo di progettazione di pixelizzazione
Per risolvere questo problema, un gruppo di ricerca (Changying Xiang e la professoressa Barbara Szybinska Matusiak) del Light and Colour Center di NTNU ha proposto un nuovo metodo per dotare le facciate degli edifici di pannelli solari colorati per produrre energia con una buona efficienza.
Come le immagini a mosaico o le opere d'arte "Neo-Impressionismo", il metodo di pixelizzazione può combinare diversi pannelli solari colorati sulla stessa facciata, con una transizione di colore uniforme in ordine. In questo modo è possibile combinare sia i pannelli solari di colore chiaro (di solito con una produttività energetica inferiore) che quelli di colore scuro (di solito con una buona produttività energetica) nella stessa tonalità o in tonalità simili, producendo una produttività energetica accettabile per una facciata complessiva.
Lo studio mostra che le facciate solari colorate e pixelate possono produrre fino all'85%–93% di energia rispetto a una facciata solare totalmente nera.
Ancora più importante, il metodo di pixelizzazione può adottare una tavolozza di colori locale, che è una raccolta di colori tipici nel contesto locale.
Ad esempio, l'immagine sotto mostra i colori tipici della città di Trondheim. Gli architetti possono chiedere alle aziende fotovoltaiche di produrre il colore esatto per abbinare le facciate degli edifici esistenti per i pannelli solari. In questo modo, l'uso della pixelizzazione può rispettare i design tradizionali, contribuendo al contempo al colorato "senso dello spazio" di preziosi spazi urbani.
Prestazioni estetiche soddisfacenti
Le prestazioni estetiche dei progetti di pixelizzazione proposti sono state testate attraverso un sondaggio online internazionale su oltre 300 partecipanti con background diversi provenienti da Norvegia, Danimarca, Cina, Polonia, Paesi Bassi, Italia, Australia, Stati Uniti, Giappone e Brasile.
Il sondaggio mostra che i design con il metodo di pixelizzazione sono preferiti dalla maggioranza e sono percepiti come più piacevoli dei normali design a colori non pixelati. Inoltre, la maggior parte dei partecipanti riteneva che i progetti che utilizzavano i colori locali fossero appropriati in un contesto urbano.
Foto dell'appartamento a molti piani. Credito:Changying Xiang
Renovation proposal of high-rise apartment with colored photovoltaics on facades. Credit:Changying Xiang
Good energy productivity
Another case study in Trondheim was also conducted, where the pixelization method was used in small are with three high-rise residential apartments.
A colorful renovation design for the high-rise apartment was created, where the energy productivity of the colorful solar façade would be around 80% of a black solar façade. The electricity produced by the colorful solar façade can cover around 26% of the total household energy consumption for these residences.
This research provides novel solutions and design references for applying colored photovoltaics in urban contexts on large scales. The researchers believe that façade-integrated photovoltaics will provide a useful approach to tackle climate changes and achieving a carbon-neutral society. + Esplora ulteriormente
