L’industria Ceramica Italiana è al lavoro per integrare la tecnologia fotovoltaica alle piastrelle, al fine di ottenere rivestimenti in grado di ridurre i consumi energetici degli edifici, ottimizzando lo scambio di calore tra interno ed esterno. 

I primi prototipi hanno dato risultati promettenti, che possono essere applicati ai progetti di bioedilizia più innovativi.

Le piastrelle fotovoltaiche nei rivestimenti

Le parti non trasparenti, come muri e tetti, contribuiscono fino all’80% allo scambio di calore totale degli edifici.  

I rivestimenti realizzati con piastrelle fotovoltaiche hanno come obiettivo quello di ottimizzare l’efficienza energetica dei fabbricati, sfruttando le superfici esposte al sole. Attraverso interventi di questo genere è possibile ridurre la dispersione di calore durante il periodo invernale e regolarla durante quello estivo, tenendo sotto controllo l’irradiazione solare.

La funzionalizzazione delle piastrelle

Negli ultimi anni la Ceramica Italiana ha lavorato per integrare i dispositivi fotovoltaici (PV) alle piastrelle, cercando di unire le necessità estetiche a quelle energetiche e facilitare l’accesso a energie rinnovabili.

Lo scopo dei ricercatori è quello di arrivare a una progressiva funzionalizzazione delle piastrelle, ovvero conferirgli nuove funzioni oltre a quelle che le caratterizzano. Queste nuove funzioni possono comprendere l’isolamento termico, l’autopulibilità e la raccolta e trasformazione dell’energia.

Lo sviluppo di piastrelle PV

Per lo sviluppo delle piastrelle rivestite di materiale PV, la ricerca si è concentrata su diversi obiettivi:

  • Sostituire lo strato di smalto delle piastrelle con una superficie fotovoltaica.
  • Sviluppare la tecnologia adatta a realizzare le superfici fotovoltaiche direttamente sulle piastrelle ceramiche.
  • Realizzare piastrelle funzionalizzate da utilizzare per il rivestimento.
  • Capire come impiegarle al meglio nei rivestimenti esterni degli edifici.

Nelle installazioni BIPV (Building Integrated Photovoltaic) i pannelli solari sono integrati a tetti e facciate, svolgendo diverse funzioni come la generazione di elettricità e l’isolamento termico; questo segmento dell’edilizia è attualmente uno dei mercati in più forte crescita.

Le ricerche del CECERBENCH

Il laboratorio CECERBENCH – all’interno del Centro Ceramico Italiano – è specializzato nello sviluppo di ceramiche con superfici funzionali; le sue ricerche hanno dimostrato che è possibile ottenere materiali per rivestimenti che producono elettricità grazie a inserti fotovoltaici.

Per ottenere questo risultato sono stati studiati diversi materiali, su cui lo strato di smalto è stato sostituito da celle solari.

Il prototipo della piastrelle fotovoltaiche

Il prototipo realizzato di piastrella PV è di 10 x 10 centimetri di dimensione e comprende una serie di 4 celle fotovoltaiche connesse in modo da ricreare un dispositivo simile a un pannello solare. 

Le piastrelle così composte sono poi collegate tra loro attraverso semplici prese elettriche e sostenute da strutture in alluminio.

Le prime prove sono state effettuate assemblando 9 di questi prototipi (organizzati in 3 file da 3 piastrelle ciascuno) e fissando il modulo ottenuto a un rivestimento esposto al sole, lasciando una distanza di circa 10 centimetri in modo da simulare una facciata ventilata.

La struttura delle piastrelle PV

Ogni singola piastrella PV comprende:

  • uno strato conduttivo realizzabile con tecniche usuali in ceramica
  • uno strato fotovoltaico realizzato in a-Si o materiali alternativi
  • uno strato protettivo vetroso o polimerico

Per questo prototipo è stata depositata una richiesta di brevetto PCT (Patent Cooperation Treaty) denominata “Piastrella ceramica con superficie funzionalizzata con celle fotovoltaiche”.

I risultati ottenuti dai prototipi

Grazie ai prototipi realizzati è stato possibile misurare in che modo questo tipo di rivestimenti incidono sullo scambio di calore tra ambienti interni ed esterni.

I primi risultati hanno evidenziato che parametri come temperatura delle celle PV, temperatura dell’ambiente e illuminazione solare sono correlati in modo lineare e che le piastrelle fotovoltaiche sono in grado di mantenere un comportamento termico omogeneo.

L’innovazione della Ceramica Italiana

L’esperienza della Ceramica Italiana nella lavorazione delle piastrelle e le più avanzate ricerche nel campo delle energie rinnovabili hanno permesso di ottenere un prodotto innovativo che rappresenta un ulteriore passo avanti verso un’edilizia più sostenibile.