Una cella solare organica, flessibile e da stampare

A differenza delle celle solari che siamo abituati a vedere, il fotovoltaico organico è fatto con composti disciolti nell'inchiostro che possono essere stampati e modellati usando tecniche semplici. Il risultato è una pellicola semitrasparente, flessibile e leggera che trasforma l'energia del sole in elettricità. Hannah Bürckstümmer ci mostra come sono fatti e come potrebbero cambiare il modo in cui forniamo energia il mondo.

Forse avrete notato
che indosso due scarpe diverse.

Vi sembrerà buffo.

È buffo!

Ma volevo esprimere un concetto.

Diciamo che la mia scarpa sinistra
corrisponde a un impatto sostenibile,

nel senso che noi esseri umani
consumiamo meno risorse naturali

di quanto il nostro pianeta
possa rigenerare,

ed emettiamo meno diossido di carbonio
di quanto foreste e oceani riassorbano.

Questa è una condizione stabile e sana.

La situazione di oggi è più simile
all'altra mia scarpa.

È troppo grande.

Il 2 agosto 2017,

avevamo già consumato tutte le risorse
che il pianeta può rigenerare quest'anno.

È come se spendeste tutti i vostri soldi
prima del 18 del mese

e poi aveste bisogno di un prestito
dalla banca per i giorni rimasti.

Certo, potete farlo
per qualche mese di fila,

ma se non cambiate comportamento,

prima o poi avrete grossi problemi.

Conosciamo tutti gli effetti devastanti
di questo eccessivo sfruttamento:

riscaldamento globale,

innalzamento dei livelli del mare,

scioglimento dei ghiacciai e dei poli,

schemi climatici sempre più estremi
e altro ancora.

L'enormità di questo problema
è molto frustrante per me.

Ciò che mi infastidisce ancora di più
è che esistono delle soluzioni,

ma continuiamo a comportarci
come abbiamo sempre fatto.

Oggi voglio condividere con voi

una tecnologia solare che può contribuire
a un futuro sostenibile degli edifici.

Gli edifici consumano circa il 40%
della nostra domanda di energia totale,

ma contrastare tale consumo

ridurrebbe notevolmente
le nostre emissioni dannose.

Un edificio progettato
con principi sostenibili

può produrre da solo
l'energia di cui ha bisogno.

A tal fine,

bisogna prima ridurre
il consumo il più possibile,

ad esempio utilizzando
pareti o finestre ben isolate.

Queste tecnologie sono già in commercio.

Poi serve l'energia per acqua calda
e riscaldamento.

La si può ottenere
in modo rinnovabile dal sole

con installazioni solari termiche

o dalla terra e dall'aria,
con pompe di calore.

Tutte queste tecnologie sono disponibili.

Quindi rimane solo
il bisogno di elettricità.

In linea di principio, ci sono diversi
modi per produrre elettricità rinnovabile,

ma quanti edifici conoscete
con un mulino a vento sul tetto

o una centrale idroelettrica in giardino?

Probabilmente non così tanti,
perché di solito non ha senso.

Ma il sole fornisce abbondante energia
a tetti e facciate.

Il potenziale per raccoglierla
dalle superfici degli edifici è enorme.

Prendiamo l'Europa come esempio.

Se si utilizzassero tutte le aree
con un buon orientamento al sole

e non eccessivamente ombreggiate,

l'energia generata dal fotovoltaico

corrisponderebbe a circa il 30%
del nostro fabbisogno totale.

Ma i pannelli fotovoltaici di oggi
hanno dei problemi.

Offrono un buon rapporto qualità/prezzo,

ma non sono molto flessibili
in termini di design,

e questo rende l'estetica una sfida.

La gente immagina case come questa

quando pensa alle celle solari
sugli edifici.

Questo funziona per le fattorie solari,

ma quando si pensa agli edifici,
alle strade, all'architettura,

l'estetica conta.

Questo è il motivo per cui oggi non
vediamo molte celle solari sugli edifici.

Non si intonano.

Il nostro team sta lavorando
a un'innovativa tecnologia a celle solari,

chiamata fotovoltaico organico, o OPV.

Il termine organico indica

che i materiali usati per l'assorbimento
della luce e il trasporto della carica

si basano principalmente sul carbonio,

e non sui metalli.

Utilizziamo la miscela di un polimero

che è composto da diverse
unità ripetitive,

come le perle in una collana,

e una piccola molecola
che ha la forma di un pallone da calcio

e si chiama fullerene.

Questi due composti vengono miscelati
e disciolti per diventare un inchiostro.

E come l'inchiostro,

possono essere stampati con tecniche
semplici come lo slot-die coating

in un processo continuo roll-to-roll
su substrati flessibili.

Il sottile strato risultante
è lo strato attivo

che assorbe l'energia del sole.

Questo strato attivo
è estremamente efficace.

È sufficiente uno spessore
di soli 0,2 micrometri

per assorbire l'energia del sole.

Ciò è 100 volte più sottile
di un capello umano.

Per farvi un altro esempio,

prendete 1 kg del polimero di base

e usatelo per preparare
l'inchiostro attivo.

Con questa quantità

potreste stampare una cella solare
delle dimensioni di un campo da calcio.

Quindi l'OPV fa un uso
estremamente efficiente dei materiali,

che penso sia cruciale
quando si parla di sostenibilità.

Dopo il procedimento di stampa,

potrete avere un modulo solare
con questo aspetto.

Sembra un po' un foglio di plastica

e ha molte sue caratteristiche.

È leggero,

è flessibile,

ed è semi-trasparente.

Ma può catturare
l'energia del sole all'aperto

e anche di questa luce interna,

come potete vedere da questo
piccolo LED illuminato.

Si può usare nella sua forma plastica

approfittando del suo peso ridotto
e della sua flessibilità.

Il primo è importante quando si pensa
agli edifici nelle regioni più calde.

Lì i tetti non sono progettati
per sopportare carichi pesanti.

Non sono progettati
per la neve in inverno, ad esempio,

così non si possono usare celle in silicio
troppo pesanti per catturare la luce,

mentre questi fogli solari leggeri
sono perfetti.

La flessibilità è importante

se si vuole combinare la cella solare
con l'architettura a membrana.

Immaginate le vele dell'Opera di Sydney
come centrali elettriche.

Oppure, si possono combinare
le pellicole solari

con materiali edili convenzionali
come il vetro.

Molte facciate in vetro
contengono già una lamina

per creare un vetro di sicurezza.

Non sarebbe un problema aggiungerne
una seconda durante la produzione,

così che l'elemento di facciata
contenga la cella solare

e possa produrre elettricità.

Oltre ad essere belle,

queste celle solari integrate
hanno due ulteriori vantaggi.

Ricordate la cella solare attaccata
al tetto che ho mostrato prima?

In quel caso, prima installiamo il tetto,

e come secondo strato, la cella solare.

È un'aggiunta ai costi di installazione.

Nel caso delle celle solari integrate,

al momento della costruzione
viene installato un solo elemento,

che, al contempo, funge
da rivestimento dell'edificio

e da cella solare.

Oltre a risparmiare sull'installazione,

si risparmiano anche risorse,

perché le due funzioni
sono combinate in un unico elemento.

Prima ho parlato di ottiche.

Mi piace molto questo pannello solare,

ma forse voi avete gusti
o necessità di design diversi.

Non c'è problema.

In corso di stampa,

la cella solare può cambiare forma
e design molto facilmente.

Questo darà flessibilità agli architetti,

ai planner e ai proprietari di edifici,

per integrare come desiderano
tale tecnologia per produrre elettricità.

Voglio sottolineare
che non sta accadendo solo nei laboratori.

Ci vorranno diversi anni
per arrivare a un uso di massa,

ma siamo quasi al punto
della commercializzazione,

nel senso che ci sono aziende
con linee di produzione già attive.

Stanno perfezionando le loro capacità,

e anche noi, con gli inchiostri.

(La scarpa cade)

Questo impatto ridotto
è molto più comodo.

(Risate)

È la misura giusta, la giusta dimensione.

Dobbiamo tornare alla giusta dimensione
per quanto riguarda il consumo di energia.

E avere edifici neutrali rispetto
al carbonio è molto importante.

In Europa

abbiamo l'obiettivo di decarbonizzare
gli edifici entro il 2050.

Spero che il fotovoltaico organico
giochi un ruolo fondamentale.

Perciò ecco un paio di esempi.

Questa è la prima installazione
commerciale di celle organiche stampate.

"Commerciale" significa che le celle
sono state stampate su impianti industriali.

I cosiddetti "alberi solari"
facevano parte del padiglione tedesco

all'Expo di Milano del 2015.

Fornivano ombra durante il giorno

ed elettricità per l'illuminazione serale.

Vi chiederete perché sia stata scelta
questa forma esagonale per le celle.

È molto semplice:

gli architetti volevano uno specifico
schema di ombre sul pavimento

e ce lo hanno chiesto,

così le abbiamo stampate come volevano.

Lontana da un prodotto reale,

questa installazione a forma
di albero ha colpito gli architetti in visita

molto più del previsto.

Quest'altra applicazione
è più vicina ai progetti

e agli impieghi cui miriamo.

In un edificio per uffici
a San Paolo, in Brasile,

dei pannelli OPV semitrasparenti
sono integrati nella facciata in vetro,

e soddisfano diverse esigenze.

Innanzitutto forniscono ombra
per le sale riunioni all'interno.

In secondo luogo, il logo dell'azienda
è esposto in modo innovativo.

E, ovviamente, viene prodotta elettricità

riducendo l'impatto
energetico dell'edificio.

Questo significa puntare a un futuro

in cui gli edifici non sono più
consumatori di energia,

ma fornitori di energia.

Vorrei vedere celle solari
perfettamente integrate

nelle facciate dei palazzi

che siano efficienti
e belle esteticamente.

Per i tetti, le celle in silicio
resteranno una buona soluzione.

Ma per sfruttare il potenziale
di tutte le facciate e di altre aree,

come aree semitrasparenti,

superfici curve e tensostrutture,

credo che il fotovoltaico organico
possa offrire un contributo significativo,

e possono essere fatti in qualsiasi forma
vogliano architetti e planner.

Grazie.

(Applausi)