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Come il vetro della finestra sta diventando più intelligente
Tecnologie Eliotrope , una startup in fase iniziale attualmente in incubazione presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, potrebbe aver trovato la chiave per fornire la prima finestra intelligente conveniente. L'azienda ha sviluppato un composito di vetro relativamente economico con la capacità senza precedenti di bloccare selettivamente la radiazione infrarossa che produce calore del sole e la luce visibile. Gli edifici dotati di tale vetro potrebbero essere più efficienti dal punto di vista energetico.
Vetro più intelligente: Una recente ricerca condotta dai cofondatori di Heliotrope ha dimostrato il primo vetro elettrocromico che può essere colorato in modo reversibile e anche bloccare la radiazione infrarossa mentre è trasparente.
L'azienda di recente annunciato che avrebbe iniziato a inviare campioni ai grandi produttori di vetro per valutarne il potenziale per edifici commerciali e residenziali. Mira a produrre il suo primo prodotto entro tre anni.
Molti esperti vedono la tecnologia emergente delle finestre intelligenti o dinamiche, che utilizzano il vetro la cui trasmittanza della radiazione solare può essere modificata su richiesta mediante l'applicazione di calore (termocromico), luce (fotocromatica) o elettricità (elettrocromica), come un modo promettente per frenare la consumo di energia per il raffrescamento e l'illuminazione degli edifici. Il Laboratorio Nazionale Energie Rinnovabili ha stimato che l'uso diffuso della tecnologia potrebbe ridurre il consumo di energia negli Stati Uniti di circa il 5%. Tuttavia, il mercato del vetro intelligente rimane minuscolo ed è per lo più limitato ad applicazioni di nicchia come gli specchietti retrovisori colorabili delle auto. La domanda di finestre intelligenti è bassa perché i costi iniziali sono proibitivi per la maggior parte dei potenziali acquirenti.
Due società, Visualizzazione e Salvia Elettrocromica , hanno assunto un ruolo guida nel settore nascente. Quest'ultimo è stato recentemente acquisito da un importante produttore di vetro, Saint-Gobain. Ma i prodotti di prima generazione che queste aziende stanno realizzando modulano principalmente la luce visibile e qualsiasi piccola variazione nella loro capacità di bloccare la radiazione infrarossa (IR) può verificarsi solo nello stesso momento in cui viene bloccata anche la luce visibile, afferma Delia Milliron , cofondatore di Heliotrope, direttore scientifico dell'azienda e scienziato del personale di LBNL. Non c'è separazione in funzione della tensione che abbiamo nei nostri materiali.
Il gruppo di Milliron a LBNL ha pubblicato un documento il mese scorso in Natura in cui descriveva un nuovo materiale composito di vetro che può essere colorato in modo reversibile e può bloccare la radiazione infrarossa pur rimanendo trasparente: la prima dimostrazione di vetro che ha consentito il controllo indipendente sulla trasmissione della luce visibile e della radiazione IR. Il nuovo materiale può passare tra tre modalità, infatti, completamente trasparente, trasparente ma blocca le radiazioni IR e blocca sia le radiazioni visibili che quelle IR, in base alla quantità di tensione applicata. E una volta che il vetro è acceso, non è più necessario far passare la corrente attraverso di esso.
Una finestra elettrocromica funziona essenzialmente come una batteria ricaricabile trasparente. Due pezzi di vetro conduttore racchiudono un materiale elettrolitico e i cambiamenti nella trasmittanza del vetro si verificano in risposta alla carica e alla scarica elettrochimica.
Nel progetto dimostrato dal gruppo di Milliron, il nuovo composito, costituito da nanocristalli di ossido di indio e stagno inglobati in vetro di ossido di niobio, si deposita su un lato e funge da elettrodo; un altro elettrodo è posto sul lato opposto dell'elettrolita. L'applicazione di una tensione moderata fa sì che i nanocristalli si carichino elettronicamente, il che a sua volta fa sì che la radiazione IR venga assorbita e bloccata. L'applicazione di una tensione leggermente maggiore fa sì che il vetro all'ossido di niobio si riduca elettrochimicamente, con conseguente colorazione. Infine, un'altra modesta tensione fa tornare il vetro completamente trasparente.
Sebbene Heliotrope non utilizzi gli esatti materiali impiegati nella ricerca pubblicata da Milliron, le composizioni proprietarie dell'azienda sono simili a quelle che il suo gruppo ha dimostrato, afferma il cofondatore e presidente Jason Holt.
La potente nuova funzionalità del materiale di Heliotrope non è nemmeno la sua caratteristica distintiva più importante, almeno nel breve termine, secondo Holt. Penso che ciò che realmente espanderà il mercato delle finestre intelligenti è un prodotto molto più economico di quello che è là fuori.
I prodotti che View e Sage stanno realizzando costano circa il doppio per metro quadrato per l'utente finale rispetto a una tipica finestra statica con doppi vetri, dice. Poiché il materiale di Heliotrope può essere realizzato utilizzando tecniche di deposizione in soluzione relativamente a basso costo e non richiede le più costose tecniche di deposizione sotto vuoto generalmente utilizzate per realizzare prodotti elettrocromici, Holt ritiene che l'azienda possa eventualmente realizzare prodotti con prezzi più in linea con quelli dello standard finestre con doppi vetri. È lì che devi essere se vuoi iniziare a considerare questi prodotti come prodotti per l'efficienza energetica e sottoporli a metriche di rimborso energetico e cose del genere.
Gli attuali prodotti in vetro intelligente sono così costosi e il periodo di ammortamento è così lungo che l'acquisto di vetro intelligente esclusivamente sulla base della sua efficienza energetica non è qualcosa che sta realmente accadendo oggi, afferma Eric Bloom, analista senior di Navigant Research che di recente autore un report focalizzata sul mercato del vetro intelligente. In effetti, per i prossimi anni, mentre Sage e View aumenteranno la loro capacità produttiva, il mercato sarà probabilmente guidato principalmente da acquirenti che possono permettersi di acquistare vetro intelligente semplicemente perché è bello, afferma Bloom. Tuttavia, i costi stanno diminuendo e, dal punto di vista del risparmio energetico, afferma, il business case per il vetro intelligente sembrerà molto più convincente tra circa cinque anni.
Per ora, Heliotrope si concentrerà sull'adattamento della sua tecnologia di fabbricazione per realizzare prototipi misurati in piedi quadrati anziché pollici quadrati. Se tutto va come previsto, afferma Holt, l'azienda realizzerà dispositivi con fattore di forma ridotto, forse grandi quanto un lucernario, entro circa due anni e mezzo.