Finestra intelligente elettrocromica a doppia banda flessibile che controlla la luce e il calore, riducendo il consumo di energia dell'edificio fino al 20%, integrando lo stoccaggio di energia per una maggiore sostenibilità
Rivoluzionare le finestre intelligenti a risparmio energetico: un dispositivo elettrocromico flessibile a doppia banda con accumulo di energia.
Mentre il consumo energetico globale continua ad aumentare, gli edifici rappresentano circa il 40% del consumo energetico totale, con quasi la metà dedicata alla regolazione termica interna (riscaldamento e raffreddamento). Le finestre, essendo il percorso principale per lo scambio energetico tra l'interno e l'esterno degli edifici, contribuiscono al 20-40% della perdita di energia. Sviluppare finestre intelligenti a risparmio energetico che riducano il consumo energetico mantenendo al contempo l'illuminazione naturale e l'attrattiva estetica è diventata una strategia chiave nello sviluppo di edifici sostenibili.
I ricercatori della Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, guidati dal professor Shengliang Zhang (1), hanno introdotto una rivoluzionaria finestra elettrocromica flessibile a doppia banda che integra l'accumulo di energia e migliora significativamente l'efficienza energetica. Questo dispositivo avanzato, descritto su Nano-Micro Letters (2), consente un controllo intelligente sia della luce visibile che della radiazione nel vicino infrarosso (near-infrared radiation - NIR), offrendo una soluzione straordinaria per ridurre il consumo energetico degli edifici fino al 20% rispetto alle finestre tradizionali.
Il cuore di questa innovativa finestra risiede nella sua struttura nanowire W18O49, che consente un controllo preciso sulla modulazione ottica sia nello spettro visibile che in quello NIR. Questo dispositivo elettrocromico a doppia banda (dual-band electrochromic device - DBED) fornisce eccezionali intervalli di modulazione ottica (73,1% per la luce visibile, 85,3% per NIR) e una longevità eccezionale, con una perdita di capacità minima dopo 10.000 cicli (3,3%). Inoltre, vanta un'efficienza di recupero energetico del 51,4%, dove l'energia consumata durante il processo di colorazione viene riciclata, riducendo il consumo energetico netto complessivo.
Una volta integrato negli edifici, il dispositivo non solo ottimizza la regolazione termica, ma dimostra anche prestazioni eccellenti in varie zone climatiche. Secondo le simulazioni EnergyPlus, DBED supera il vetro convenzionale a bassa emissività nella maggior parte dei climi globali, garantendo un notevole risparmio energetico. La sua capacità di modulare selettivamente luce e calore su più lunghezze d'onda garantisce una significativa riduzione dell'energia richiesta per il riscaldamento e il raffreddamento.
La flessibilità e la scalabilità del dispositivo, unite alla sua elevata modulazione ottica e alle capacità di recupero energetico, rappresentano un significativo passo avanti nello sviluppo di materiali edilizi sostenibili. I ricercatori hanno anche dimostrato che il dispositivo può essere ridimensionato a grandi dimensioni senza compromettere le prestazioni, offrendo un potenziale promettente per un'adozione diffusa negli edifici a risparmio energetico.
Nonostante il successo, permangono delle sfide in termini di produzione di massa ed efficienza dei costi. La ricerca futura si concentrerà sul miglioramento della stabilità dei materiali e sull'integrazione più fluida della tecnologia nei sistemi architettonici esistenti. Inoltre, l'ottimizzazione del design per applicazioni di mercato di massa potrebbe aprire la strada alla prossima generazione di finestre intelligenti a risparmio energetico.
In sintesi, questo nuovo dispositivo elettrocromico presenta una soluzione rivoluzionaria per le finestre intelligenti, che unisce efficienza energetica, flessibilità e accumulo di energia per ridefinire il futuro delle tecnologie edilizie sostenibili. Man mano che ulteriori ricerche ne sbloccheranno il pieno potenziale, potrebbe stabilire nuovi standard nell'architettura intelligente, offrendo un percorso verso edifici più sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico in tutto il mondo.
Riferimenti:
(1) Shengliang Zhang
Descrizione foto: È stato sviluppato un dispositivo elettrocromico a doppia banda flessibile con elevata modulazione ottica e durata. Controlla in modo indipendente la luce visibile e vicino infrarossa, offrendo prestazioni di risparmio energetico superiore rispetto al vetro commerciale a bassa emissività in vari climi. Inoltre, presenta un efficiente accumulo di energia, riciclando il 51,4% dell'energia utilizzata durante la colorazione per il riutilizzo locale. - Credit: Zekun Huang, Yutao Peng, Jing Zhao, Shengliang Zhang, Penglu Qi, Xianlin Qu, Fuqiang Yan, Bing Ding, Yimin Xuan & Xiaogang Zhang.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Revolutionizing energy-efficient smart windows: A flexible dual-band electrochromic device with energy storage