C'è un motivo se in natura le foglie hanno una determinata forma e struttura: ed è sia evoluzionistico sia funzionale. A questo hanno pensato i ricercatori dell'Imperial College di Londra quando hanno avuto l'idea di PV-leaf, una nuova tecnologia fotovoltaica ispirata alla forma delle foglie. I pannelli convenzionali riescono a catturare dal 10% al 25% dell'energia solare, convertendola in elettricità ma lasciandone la maggior parte inutilizzata.
Il problema è che, soprattutto nel corso delle calde giornate estive, tutta questa energia in eccesso tende a surriscaldare i sistemi, che devono essere rinfrescati tramite flussi d'acqua o d'aria. Quindi, oltre al dispendio di energia supplementare, ne risente anche l'efficienza stessa delle celle.
Ispirazione botanica. Gli scienziati britannici hanno perciò cercato di ripensare all'architettura dei pannelli in modo che questi potessero generare elettricità, calore e acqua pulita, accrescendo anche l'efficienza. Per compiere quest'impresa hanno cercato ispirazione nelle piante, che svolgono questo lavoro quotidianamente.
Fotosintesi in prestito. Così, studiandone la struttura e il funzionamento, gli scienziati sono giunti all'invenzione della "foglia fotovoltaica" (per l'appunto PhotoVoltaic-leaf), realizzata con materiali a basso costo. L'attenzione degli studiosi si è rivolta principalmente al processo di traspirazione, quello che consente di trasportare acqua dalle radici alle punte, aiutando a completare la fotosintesi.
Il funzionamento. Nel dettaglio, PV-leaf è composta da fibre naturali che spostano l'acqua da un serbatoio esterno verso la cella solare, e che consentono alla stessa di coprire l'intera superficie prima di evaporare. Vapore acqueo e calore in eccesso vengono poi catturati da un collettore insieme all'elettricità prodotta, e il tutto viene immagazzinato in un sistema intelligente.
Transizione energetica. Secondo i ricercatori, applicare questo innovativo design nella tecnologia fotovoltaica in tutto il Pianeta aiuterebbe ad accelerare la transizione energetica globale, portando a una serie di vantaggi concreti: come il 10% in più di elettricità prodotta, e poi la produzione di oltre 40 miliardi di metri cubi d'acqua dolce ogni anno, senza contare che la nuova tecnologia non utilizza costosi materiali porosi, ventole, unità di controllo o pompe, generando dunque un notevole risparmio anche in termini di costi di produzione e di smaltimento dei rifiuti.
Casa solare passiva, Edmonton (Canada). L'edificio a 3 piani di oltre 220 mq a energia zero, progettato dall'architetto Shafraaz Kaba che vi abita con la moglie, è costruito sulle rive del North Saskatchewan River, si riscalda attraverso energia solare passiva e non ha una caldaia. Le finestre a tre strati orientate a sud catturano il calore del sole e il pavimento in cemento restituisce alla casa il calore del terreno.
BedZED, Londra (Inghilterra). Il Beddington Zero Energy Development (BedZED) è un edificio situato a Hackbridg, a 3 km da Sutton, progettato dall'architetto Bill Dunster per essere un edificio completamente sostenibile. È stato costruito fra il 2000 e il 2002 e comprende 82 abitazioni e 777 mq di pannelli solari.
Greenstone Building, Yelloknife (Canada). Sede di 16 agenzie federali governative, il Greenstone Building, chiamato anche Greenstone Government of Canada Building, è un edificio a 4 piani con la facciata ricoperta da celle fotovoltaiche - che generano il 5% dell'elettricità consumata dall'edificio - e un giardino sul tetto che raccoglie l'acqua piovana per gli usi non potabili. La facciata in vetro lascia filtrare i raggi del sole nell'atrio centrale riducendo la necessità di illuminazione elettrica e il ricorso alla caldaia a propano in inverno. Il raffrescamento è affidato a un condizionatore a condensazione ad alta efficienza raffreddato ad aria. Nonostante non sia un vero e proprio edificio a energia 0, rappresenta un caso virtuoso di edifico commerciale eco-sostenibile e a basse emissioni: consuma infatti il 57% di energia in meno rispetto a edifici dalle stesse caratteristiche.
Heliotrope (Germania). È una casa a basso impatto ambientale progettata dall'architetto tedesco Rolf Disch. È a basso consumo principalmente per la sua capacità di ruotare secondo l'orientamento del Sole e delle condizioni atmosferiche, così da sfruttare al massimo il calore e la luce. Durante I mesi caldi l'edificio espone invece al Sole il retro, schermato e isolato. Queste caratteristiche riducono notevolmente la richiesta di energia per il riscaldamento e il raffrescamento della casa, entrambi integrati da una pompa di calore. L'acqua calda è invece prodotta da pannelli solari, mentre i pannelli fotovoltaici sul tetto dell'edificio producono più energia elettrica di quella consumata.
Mill Creek Net Zero Home, Edmonton (Canada). Grazie ad accorgimenti semplici, come l'esposizione a sud, le finestre ad alta efficienza e il pavimento in cemento che trattiene il calore, e all'istallazione di pannelli fotovoltaici e solari, questa casa riesce a produrre più energia di quella che consuma.
K19B, Milano. Curato dallo studio di architettura LPzR di Milano, questo edificio residenziale di nuova costruzione situato nel quartiere Piave (nei pressi di Porta Venezia) è stato progettato per essere un edificio a energia quasi zero: l'edificio ha soluzioni tecnologiche pensate per ridurre il consumo di energia non rinnovabile, un involucro ben isolato e progettato per rendere l'edificio particolarmente efficiente e un impianto geotermico per riscaldamento e raffrescamento.
Zcb, Kowloon Bay (Hong Kong). Il Zero Carbon Building (Zcb) è il primo edificio ad energia zero di Hong Kong. Ricopre un'area di 14.700 mq ed è stato insignito di numerosi premi e riconoscimenti per l'innovazione e le alte prestazioni ambientali. Sfrutta diversi elementi: dalla progettazione della struttura fatta per ridurre il consumo energetico, ai sistemi di produzione di energia attraverso fonti rinnovabili, a tecnologie per l'efficienza energetica.
Edmonton (Canada). La casa è stata costruita incorporando solare fotovoltaico, solare passivo e diverse soluzioni ad alta efficienza energetica per ridurre al minimo uso e spreco di energia.
Fiorita Passive House, Cesena (Emilia-Romagna). Questo edificio, in fase di costruzione, è composto da 8 unità immobiliari, è stato progettato per consumi prossimi allo zero secondo lo standard del Passive House Institute. È il risultato di una ristrutturazione edilizia con demolizione e ricostruzione a parità di volume. A differenza dell'edificio originario, che non aveva isolamento termico, la nuova costruzione ha un rivestimento parietale di tipo ventilato: il moto convettivo all'interno della parete produce un raffrescamento naturale e limita la formazione di umidità. Schermi frangisole scorrevoli installati lungo il perimetro esterno dell'edificio consentono di gestire in maniera funzionale la radiazione luminosa a seconda della stagione e delle esigenze climatiche. Per la produzione di energia elettrica e acqua calda sanitaria l'edificio sfrutta pannelli fotovoltaici, pannelli solari e una pompa di calore.
Nist Test House, Washington DC (Usa). Questa casa, costruita dal National Institute of Standards and Technology (Nist), è una "test-house", ovvero una casa costruita per studiare le prestazioni energetiche effettive di impianti, tecnologie e soluzioni per l'efficienza energetica. È abitata da una famiglia virtuale di 4 persone: i ricercatori simulano i consumi di un nucleo composto da 2 genitori e 2 figli che si lavano, cucinano, accendono le luci e guardano la televisione come una normale famiglia americana. A un anno dall'inizio dell'esperimento, la casa ha prodotto un surplus di energia di 491 kilowattora.
Università Bocconi, Milano. Il nuovo campus della Bocconi, che dovrebbe essere terminato entro il 2019, è stato progettato da uno studio giapponese come un vero e proprio polo multifunzionale per tutta la città. Oltre a residenza per gli studenti e centro sportivo con piscina aperto a tutti, il progetto prevede anche la riqualificazione del parco di 17.500 metri quadri dentro al quale si troverà la costruzione, vero e proprio polmone verde della città. Il Campus sarà costruito con una particolare attenzione all'efficienza energetica: il progetto prevede infatti l'installazione di pannelli fotovoltaici, sistemi di ventilazione e illuminazione naturale, l'integrazione di muri isolanti al 50% opachi e 50% trasparenti, e un sistema di riciclaggio dell'acqua piovana.
