Panourile fotovoltaice transparente – o idee revoluționară

Cum ar fi dacă orice suprafață vitrată ar putea capta lumina soarelui și să o transforme în energie electrică? Ar schimba din temelii modul de utilizare al sticlei, de la geamurile clădirilor și mașinilor până la displayurile laptopurilor și smartphone-urilor. Adică vorbim de un potențial uriaș.

geamuri fotovoltaice - panouri fotovoltaice transparente - Ecoprofit 2

Să luăm un exemplu concret: în 2009, în SUA au fost montate pe clădirile noi de birouri geamuri cu o suprafață totală de circa 40 de milioane de metri pătrați. Dacă această suprafață ar fi fost constituită din panouri fotovoltaice, acestea ar fi generat o putere totală de 4GW – adică la fel de mult ca totalul ”fermelor solare” cu panouri fotovoltaice instalate în acest moment pe teritoriul Americii de Nord.

Deci devine clar că, dacă suprafața vitrată ar avea caracteristicile panourilor fotovoltaice, s-ar putea obține ușor o mare cantitate de energie în paralel cu păstrarea rolului ferestrelor: de a permite iluminarea spațiului interior. Și așa s-a ajuns la idea de panou fotovoltaic transparent, o idee deloc nouă, dar care, până acum, nu a produs deloc rezultatele scontate.

Iată că, recent, o echipă de cercetători de la Universitatea de Stat din Michigan a reușit să pună la punct, în condiții de laborator, un concentrator solar transparent luminescent. Acesta poate fi aplicat pe suprafețele din sticlă, fiind format din molecule organice care absorb lungimi de undă invizibile ochiului uman. Este vorba de lumină în ultraviolet sau în infraroșu, care e captată de fire subțiri fotovoltaice. Cum materialele utilizate nu absorb și nici nu emit lumină în spectrul vizibil ochiului uman, practic acest concentrator devine aproape 100% transparent.

geamuri fotovoltaice - panouri fotovoltaice transparente - Ecoprofit 1
Tehnologia celulelor fotovoltaice organice stă la baza creării panourilor fotovoltaice transparente

Pentru moment, eficiența conversiei luminii în energie electrică este de numai 1% prin utilizarea acestui tip de captator solar, dar echipa de cercetători crede că în foarte scurt timp va putea ajunge la 5%. Ceea ce înseamnă că se deschide și o mare oportunitate pentru utilizarea acestei tehnologii la scară industrială: de la zgârie-norii acoperiți de sticlă până la displayurile smarthone-urilor, aplicațiile sunt nelimitate. Apar, totuși, limitări ținând de costuri, deoarece folosirea acestei tehnologii ar fi viabilă doar dacă s-ar obține un foarte bun raport între eficiența transformării luminii în energie și costurile producerii unor suprafețe vitrate de acest tip. Un panou fotovoltaic obișnuit prezintă o eficiență de circa 15-20%, deci e de preferat unui geam fotovoltaic care ar putea avea maximum 5% eficiență. Ceea ce ar mai însemna și un timp de trei-patru ori mai îndelungat pentru recuperarea investiției.

Dacă ne întoarcem la exemplul de la început, cu zgârie-norii, există și aspecte conexe care trebuie luate în seamă, cum ar fi plasarea optimă a panourilor fotovoltaice pentru captarea energiei solare. În mod normal, un panou fotovoltaic trebuie orientat spre sud, la un anumit unghi față de verticală și fără a fi umbrit. În cazul zgârie-norilor, geamurile sunt verticale, doar o latură a clădirii e orientată spre sud și, dacă sunt mai multe clădiri una lângă alta, cu siguranță latura aceea va fi în mare parte umbrită.

geamuri fotovoltaice - panouri fotovoltaice transparente - Ecoprofit 3
În 2020, tehnologia ferestrelor solare ar putae fi perfectată suficient de mult pentru integrarea în clădiri

Pe de altă parte, cercetătorii de la Universitatea din Oxford au realizat un model matematic computerizat pentru un zgârie nori de peste 200 de metri înălțime, din Texas. Care, dacă ar avea geamuri fotovoltaice optimizate, ar putea duce la generarea a până la 5,3 megawatt-oră zilnic. Adică suficient pentru alimentarea sistemului de iluminare a clădirii, ori pentru a furniza curent electric unui număr de peste 150 de gospodării. După care mai sunt și voci care susțin că nu adaptarea actualelor clădiri este prioritară, ci gândirea pe viitor a unui sistem arhitectural care să permită o plasare cât mai eficientă a geamurilor fotovoltaice în cadrul unei clădiri.

Devine clar că geamurile fotovoltaice (sau panourile fotovoltaice transparente) au un potențial uriaș, chiar dacă, momentan, sunt destule piedici de depășit. Iar potențialul poate fi înțeles ușor dacă ne gândim că, în 2010, clădirile din SUA se estimează că au consumat circa 41% din curentul total, adică mai mult decât domeniul transporturilor sau industriei, iar acum acest procent a crescut. Optimist vorbind, specialiștii sunt de acord că în maximum 5 ani se va ajunge la un bun echilibru între eficiența și prețul ferestrelor fotovoltaice. Deci ar trebui să ne pregătim pentru schimbări majore.