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LSC - Concentratori Solari Luminescenti

Speciali lastre trasparenti che catturano la luce a bassa intensità e la concentrano ai bordi, dove viene trasformata in energia elettrica.

La tecnologia

I Concentratori Solari Luminescenti o Luminescent Solar Concentrators (LSC), sono costituiti da pannelli di materiale plastico colorato che ha la particolare caratteristica di riuscire a catturare la luce solare e a concentrarla ai bordi, dove viene intercettata da sottili celle fotovoltaiche e convertita in elettricità. Il loro principale vantaggio sta nel poter produrre energia elettrica anche in condizioni di bassa luminosità e di poter essere integrati come elementi trasparenti di strutture architettoniche.

 

Il contesto

Le attuali tecnologie per il fotovoltaico sono più o meno opache e garantiscono il massimo delle prestazioni in condizioni di luce diretta per cui l’unico modo per integrarle in edifici e strutture architettoniche è applicarle con determinate orientazioni a pareti e tetto, escludendo le finestre e ogni elemento che necessita di rimanere trasparente. Grazie alle loro caratteristiche, i nostri Concentratori Solari Luminescenti riescono a produrre elettricità anche in condizioni di bassa luminosità e possono essere utilizzati per realizzare superfici trasparenti.

 

 

La sfida tecnica

L’obiettivo che ci eravamo dati quando abbiamo iniziato a sviluppare gli LSC era ottenere un sistema che fosse in grado di produrre energia elettrica in modo efficiente anche in condizioni di luce diffusa e poco intensa. Cercavamo inoltre un materiale che fosse leggero e fotostabile e magari anche facile da produrre in varie forme, in modo da poter integrare la tecnologia direttamente in elementi architettonici. Abbiamo ottenuto queste caratteristiche aggiungendo a lastre di plastica trasparenti speciali pigmenti luminescenti sviluppati nei nostri laboratori. Aggiunte al supporto in fase di produzione, queste sostanze fotoattive sono in grado di assorbire parte della radiazione solare e di convertirla a lunghezze d’onda superiori: dalla fascia tra l’ultravioletto e il visibile a quella tra il visibile e l’infrarosso. Al tempo stesso, con un meccanismo di riflessione interna, la luce viene trasportata all’interno della lastra e concentrata sui bordi. Qui abbiamo applicato file di sottili celle fotovoltaiche che catturano la radiazione solare intercettata dai pigmenti e concentrata all’interno delle lastre e la trasformano in elettricità. Abbiamo sviluppato Concentratori Solari Luminescenti in molti colori, ma i più efficienti, pronti per lo sviluppo industriale, si sono rivelati il giallo e il rosso. Intanto, stiamo lavorando anche su versioni di colore neutro.

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Luminescent Solar Concentrators - Eni's research | Eni Video Channel

Integrazione industriale

I Concentratori Solari Luminescenti sono una tecnologia pensata, progettata e sviluppata per poter essere installata facilmente all’interno di altre strutture, in particolare nell’edilizia. Il settore di riferimento è quello dei BIPV - BIPV Building Integrated PhotoVoltaics che comprende l’insieme dei sistemi fotovoltaici che possono essere considerati parte integrante dell’involucro edilizio. Gli LSC, in particolare, possono essere utilizzati per ricavare superfici trasparenti con proprietà fotovoltaiche. Questo principio è stato applicato nella tecnologia Eni Ray Plus® alla base delle finestre intelligenti Domal - presentati per la prima volta alla Milano Design Week 2018 - che sfruttano i raggi solari per alimentare un sistema di termoregolazione automatica. Costituite da un “doppio vetro” formato da due LSC, queste finestre hanno al loro interno una veneziana che si regola automaticamente in base alla risposta di sensori di luce e calore interni ed esterni, riducendo o aumentando l’esposizione solare in risposta alle variazioni di temperatura. L’intero sistema è collegato a una batteria alimentata dall’energia elettrica generata dagli LSC, senza bisogno di essere connesso all’impianto elettrico generale. Altri ambiti dell’edilizia interessanti riguardano le barriere antirumore di autostrade e ferrovie e le pensiline dei trasporti pubblici. Un ulteriore settore promettente è quello delle serre per floricultura, vivai e agricoltura, poiché in questo caso si possono impiegare pannelli con pigmenti che assorbono solo la radiazione solare non utilizzata dalle piante per la fotosintesi come, ad esempio, il verde.

L'impatto sull'ambiente

I Concentratori Solari Luminescenti rientrano in quel tipo di tecnologie che presentano più di un vantaggio al tempo stesso. Per le loro caratteristiche e la loro adattabilità possono essere utilizzati per aumentare il risparmio energetico degli edifici migliorando anche la loro abitabilità. L’applicazione nelle finestre intelligenti attraverso la tecnologia Eni Ray Plus® consente di ridurre il consumo di energia dal 50 al 75%. Grazie alla loro colorazione gialla permettono anche di migliorare l’efficienza luminosa convertendo lo spettro luminoso verso lunghezze d’onda più favorevoli per l’occhio umano, aumentando il comfort visivo. Un aspetto importante da considerare è che questi miglioramenti possono essere ottenuti semplicemente sostituendo le vecchie finestre, senza bisogno di dover ricorrere a opere murarie o collegamenti alle reti elettriche.

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The different uses of LSCs - Eni's research | Eni Video Channel