Gel per trasformare i vetri in pannelli fotovoltaici. E' una bufala?

Da sempre noi italiani siamo conosciuti e apprezzati nel mondo per il nostro estro creativo, per la nostra capacità in tutte le discipline - dall'arte alla scienza, alla moda alla meccanica - di inventare, trasformare la materia, sperimentare. La ricerca, la tecnologia avanzata di cui disponiamo in tanti settori, aiuta i nostri "Archimede nazionali" a pensare e realizzare tanti progetti innovativi e al tempo stesso utili. Molte di queste idee trovano concreta attuazione e poi la successiva commercializzazione, altre invece se pur buone, interessanti e vantaggiose, a causa dell' insorgere di tanti ostacoli e difficoltà non sono state realizzate nella pratica. Sono rimaste solamente ipotesi teoriche.

Questa riflessione, che potrebbe apparentemente sembrare fine a sé stessa, in realtà è legata ad una campagna pubblicitaria, un po' datata, che un amico, sapendo che mi appassiona l'argomento del fotovoltaico, mi ha inviato un paio di settimane fa. Chiedeva la mia opinione sul prodotto protagonista.

La pagina a cui faccio riferimento è questa:

(Campagna Stampa, soggetto uomo)

Qualcuno se la ricorda? E' uscita sulle riviste nel 2008. Io non l'avevo in mente. Guardandola adesso devo ammettere che mi ha un pochino incuriosito: c'è un titolo accattivante, un'immagine un po' strana forse neanche troppo bella, un testo teaser. La campagna annuncia la presentazione in anteprima mondiale di un prodotto particolare, durante un prestigioso evento di settore organizzato dal Sole24ore. Si tratta di un sol- gel fotovoltaico, brevettato (si tiene a sottolineare). Un'unica pagina concentra tanti indizi e questi suggeriscono che qualcosa di veramente eccezionale, unico e nuovo sarebbe apparso nel giro di poco tempo sul mercato. Ma il particolare più importante che mi ha spinto ad approfondire, è stato che questo prodotto innovativo era il frutto di anni di ricerca portata avanti da un'azienda italiana del sud, di Potenza per la precisione, la Esco Energy.

In realtà, come spiega al Sole24ore Andrea Lorenzi di Nanosurface (spin-off del Politecnico di Milano specializzata proprio sui sol-gel), <<..di per sé un sol-gel in ossido di silicio con droganti non è affatto una novità. Anzi la tecnologia di base della Esco Energy è una soluzione molto diffusa>>. E' il "drogaggio" del gel di silicio, ovvero l'inserimento nel gel di molecole di materiali diversi ma altamente sensibili alle varie lunghezze d'onda della luce a fare la differenza. Queste molecole una volta inserite, devono "combattere" contro gli elettrodi che, per le loro caratteristiche, tendono ad "inquinare" l'effetto fotovoltaico del silicio. Tale cattiva interazione ha come conseguenza quella di ridurre l'efficienza energetica dei pannelli. Questo ambito della ricerca, data la sua estrema delicatezza e instabilità, è ancora aperta e in perenne evoluzione. L'annuncio pubblicato dalla Esco Energy, aveva tutta l'intenzione di comunicare chiaramente lo spostamento di questa frontiera, ovvero che la ricerca era stata in grado di risolvere alcune criticità .

In base alle informazioni raccolte nell'annuncio, sembrerebbe quindi evidente che la notizia dell'esistenza di un gel in grado di trasformare da solo un vetro in un pannello fotovoltaico che produce energia, non è una bufala o una leggenda metropolitana.

E', o sarebbe meglio dire, era realtà? Assolutamente certi di una risposta positiva a questa domanda, direi proprio che non lo siamo, soprattutto alla luce di quanto successo negli anni successivi  all'annuncio di questa rivoluzionaria scoperta. Purtroppo, infatti, il ritrovato è rimasto per anni un'idea non realizzata, caduta un po' in un limbo. Forse per alcuni aspetti, davvero, un po' una bufala. Prima però di dare un giudizio definitivo, vediamo come è andata davvero. Già l'anno successivo, nel 2009 per la precisione, sono apparsi articoli abbastanza caustici in cui i vari giornalisti si chiedevano che fine avesse fatto il prodotto eccezionale e innovativo tanto decantato e promesso dallo stesso presidente dell'azienda. In quasi tutti gli articoli, per sottolineare l'attesa delusa, veniva riportato il titolo del suo intervento durante il Summit organizzato dal Sole24ore in cui fu data la notizia della nascita del nuovo prodotto. Il titolo esatto dell'intervento era: "Energia Alternativa, la ricerca va verso soluzioni sostenibili a livello ambientale, economico ed estetico".

Oltre a questo titolo gli articoli non raccontavano niente di più. Direi però che per comprendere perché il gel fotovoltaico della Esco Energy non sia stato commercializzato e confermare che comunque non si è trattato di una bufala in termini assoluti, dobbiamo prima fare un passo indietro e capire di cosa si stia parlando, quali erano le caratteristiche del prodotto, le modalità di applicazione, i vantaggi, ma soprattutto anche le sue criticità. Insomma bisogna approfondire, si deve cercare di andare oltre la superficie patinata della notizia sensazionale. Usare un'informazione per fare del sensazionalismo è sempre controproducente e quanto accaduto per il gel fotovoltaico ne è la prova concreta. A posteriori, l'unica affermazione certa che mi sento di fare è che fossi stato il presidente dell'azienda, avrei aspettato ulteriori verifiche prima di prendere impegni pubblicamente su un prodotto altamente tecnico non ancora definito e completato nei dettagli funzionali. Ma questa è un'altra storia.

Partendo, invece, dalle informazioni raccolte, dalle interviste allora rilasciate dal presidente dell'azienda sappiamo che non è un prodotto nato per caso, ma questo gel era il risultato di quattro anni di ricerca portata avanti dalla stretta collaborazione di un'equipe composta da ingegneri e chimici. Questa cooperazione tra due realtà operative abbastanza diverse, aveva portato alla creazione di un prodotto altamente rivoluzionario nel suo utilizzo. Sembrava, infatti, che la sua sola applicazione sarebbe stata in grado di trasformare una finestra con doppi vetri in un pannello fotovoltaico generatore di energia.

(Schema di applicazione del gel tra i due vetri e formula chimica)

Che dire? Già solo la descrizione di questa caratteristica del prodotto ci fa capire quale fosse davvero la portata innovativa di questa scoperta, il gel da solo sarebbe riuscito a rivoluzionare in parte questo settore di mercato e avrebbe reso il passaggio al fotovoltaico maggiormente accessibile a tante persone. Vediamo come e perché.

In base ai risultati delle ricerche che furono condivisi con la stampa già nel 2008, si sosteneva che sarebbe stato sufficiente spalmare questo gel tra i due vetri di una finestra o addirittura semplicemente colarlo sulla lastra, per avere 100 watt di energia per ogni metro quadrato di superficie e si sarebbe potuta, comunque, mantenere la stessa visibilità attraverso la finestra grazie alla trasparenza del prodotto. Per completare l'apparato, la finestra internamente avrebbe dovuto essere dotata di terminali elettrici/inverter con il compito di riversare l'energia generata nella rete. Inoltre si spiegava che l'investimento richiesto sarebbe stato di gran lunga più basso rispetto all'installazione di un impianto fotovoltaico posizionato sul tetto della propria casa.

Rileggendo più attentamente queste poche righe, cercando di andare in profondità e soffermandoci su alcuni particolari, saltano subito all'occhio tutta una serie di criticità che questo prodotto, seppur brevettato, presentava sin dall'inizio e che forse ne hanno reso difficile l'entrata in produzione e successivamente la commercializzazione. Tanto che al momento sembra proprio che il progetto, così come descritto, sia in stand by.

Riprendiamo ad analizzare insieme le informazioni scritte sopra. Il primo elemento che vorrei approfondire è la composizione di questo gel. Infatti si potrebbe pensare che questo prodotto, essendo nato dalla collaborazione tra ingegneri e chimici, non sia poi così naturale come descritto. In realtà è un'idea assolutamente sbagliata. In un'intervista rilasciata al Sole24ore online nel giugno 2009, il responsabile ricerca e sviluppo dell'azienda aveva spiegato al giornalista che << il gel fotovoltaico è un materiale liquido composto da silicio amorfo (ovvero meno purificato del silicio in forma cristallina come invece è utilizzato per i pannelli fotovoltaici diciamo classici e più conosciuti), al quale viene applicato un procedimento nano-tecnologico il cui risultato è di renderlo semiconduttore. La soluzione contiene anche acqua e sale>>. Da queste parole e da un po' di ricerca di chiarimenti, emerge una caratteristica molto importante: la tecnologia fotovoltaica a base di silicio amorfo, in fase di produzione presenta un minor impatto ambientale: ovvero tecnicamente faccio riferimento "all'EPBT - Energy Pay - Back Time. Significa che le tecnologie che utilizzano limitate quantità di silicio (è verificato sui pannelli, ma non sul vetro)  fanno si che all'incirca in 2 anni ogni modulo abbia prodotto energia elettrica in quantità pari a quella utilizzata per produrlo.

Andiamo ancor più nei dettagli informativi, ma non tecnici. Uno dei vantaggi è che questo prodotto è spalmabile su materie plastiche e vetro, formando un unico film spesso qualche millesimo di millimetro. Risulta quindi ideale per applicazioni architettoniche avanzate, in cui si ricerca la massima resa estetica piuttosto che la massima producibilità dell'impianto. Infatti il limite principale del silicio amorfo risiede nella sua bassa densità energetica che costringe al suo utilizzo specialmente su grandi superfici: è bene chiarire che questa forma di silicio rispetto a quello cristallino, ha un rendimento elettrico inferiore, i valori sono tra il 6 e il 10%. Quindi si può dire che questo prodotto, almeno nella sua formula originale ancora rimasta segreta, poteva andar bene sui grattacieli in vetro, musei. Inoltre il progetto prevedeva che l'energia catturata dai vetri grazie al gel, passasse poi nella rete nazionale tramite inverter posizionati in modo gestibile ed esteticamente poco invadente rispetto alle finestre esistenti. Diciamo che grossi dettagli su questa parte dell'applicazione non ne ho trovati e ritengo che il posizionamento degli inverter avrebbe sicuramente rappresentato una criticità. Pensiamo solo alla diversità di infissi che esistono, non faccio riferimento solo ai materiali con cui sono realizzati, ma anche alla tipologia di abitazione in cui sono inseriti: un infisso in un palazzo di fine '800 in una delle nostre grandi città è sicuramente e totalmente diverso rispetto a quelli che si possono trovare in un condominio di periferia di quelle stesse città, ma costruito 2 anni fa. Ci sarebbe stato un unico inverter standard per questo tipo di impianto? Non è neppure mai stato risolto o spiegato se una tecnologia di questo tipo può effettivamente portare dei vantaggi a chi abita in un palazzo in città mettiamo al primo piano o se ci sono dei criteri ben precisi di selezione sulle finestre a cui applicabile, oltre a quella già nota di essere una finestra a doppi vetri.

Domande se si vuole abbastanza banali, ma le cui risposte sarebbero state di sicuro interesse per tutti coloro che, avendo deciso di installare un impianto fotovoltaico, avrebbero potuto scegliere tra l'utilizzo di questa tecnologia e quella di un impianto fotovoltaico da posizionare sul tetto. Tenendo conto di tutte le problematiche che già quest'ultima soluzione implica.

Andando ancora più a fondo, ma senza entrare inutilmente nei tecnicismi, emergono altri dettagli positivi e negativi, ma comunque interessanti, su questo prodotto. Questi, sebbene comunicati o per meglio dire velocemente elencati, non hanno mai ricevuto il giusto risalto, sono stati considerati di poca importanza. Per quanto riguarda gli aspetti negativi, mi riferisco al fatto che dopo alcuni mesi si possono riscontrare dei cali di efficienza nella produzione di energia pari all'incirca al 20%, per poi rimanere stabile, con un degrado delle prestazioni che deve essere garantito, e non deve superare il 20 % nei primi 20 anni di funzionamento. Questo significa che il rapporto tra l'energia in entrata e quella in uscita dal sistema non è più tanto vantaggioso, il rendimento energetico cala e aumentano i possibili sprechi di energia. E dato il rendimento più basso le superfici necessarie su cui applicarlo dovrebbero essere in numero considerevole.

Per quanto riguarda invece variabili positive pochi sanno che quando l'irraggiamento solare sui vetri non è ottimale a causa di nuvolosità, ombreggiature, nelle ore serali e mattutine, il silicio amorfo assicura una resa energetica migliore rispetto ai pannelli in silicio cristallino. Si possono ottenere dei rendimenti superiori anche dell'8-15% rispetto alle tecnologie mono e poli-cristalline. Questo succede perché questa sostanza riesce a sfruttare anche i raggi del sole in questi momenti particolari. Si può dire, quindi, che questo tipo di impianti può andare bene in zone come la pianura padana dove la forza della radiazione solare è in parte attenuata da caratteristiche climatiche sfavorevoli; ma non comporta vantaggi quindi in zone particolarmente assolate. E ricordiamo che sono un investimento vantaggioso per le grandi superfici.

(Auditorium, Esempio di costruzione con grandi superfici in vetro)

La strada tracciata dalla Esco Energy, sebbene nessuno sappia se gli investimenti nella ricerca per finalizzare il prodotto siano proseguiti oppure no, non è stata comunque abbandonata. La forza e l'innovazione rappresentata dell'idea ha trovato dei prosecutori validi che hanno fatto ulteriori passi avanti della realizzazione del prodotto. Le persone coinvolte in questo progetto, non lo hanno abbandonato, si sono spostate e lo hanno proseguito e migliorato. Mi riferisco ad una notizia apparsa sull'edizione online di Wired del 7 marzo 2014 in cui si intervista l'ingegner Cariani inventore di Gelnius, "Sol-gel" , una sostanza brevettata e prodotta dall'azienda Modutech, società che si occupa di ricerca e sviluppo nel settore fluidodinamico. Come racconta l'ingegnere con un passato lavorativo presso la Esco Energy, questo gel si differenzia dal precedente di cui abbiamo parlato, perché presenta <>.

Inoltre, a differenza di quanto scritto fino ad ora, i vetri che contengono questa sostanza liquida e trasparenti non sono in grado da sol di produrre energia, infatti per ottenere una maggiore resa energetica sono interfacciati con pannelli fotovoltaici tradizionali. L'impiego di questi 2 strumenti, chiarisce i motivi per cui questa nuova tecnologia non sia applicabile nelle case, ma vada bene per pensiline, atri, auditorium, palazzetti dello sport ... insomma per grandi superfici. L'ingegnere nell'intervista, spiega che questo lavoro in tandem è strettamente legato alla natura delle sostanze che sono alla base del gel: infatti << lo spettro di assorbimento del gel è fortemente spostato verso le lunghezze d'onda ultraviolette, terreno ove i pannelli tradizionali hanno minore efficienza. Ma anche con la geotermia, che è un altro dei nostri ambiti d'interesse, l'intreccio può essere forte>>. Spiega anche che questa collaborazione è necessaria, perché una finestra da sola non è in grado di produrre energia in quanto l'angolo di incidenza della luce solare non sarebbe affatto vantaggioso.

E' chiaro dalle parole dell'ingegner Cariani che con l'approccio studiato e sviluppato dalla Modutech,  sono riusciti a risolvere gran parte, se non tutte le criticità presentate dal precedente prodotto e al tempo stesso sono anche riusciti a chiarire i criteri necessari per la sua applicazione e per un suo rendimento energetico di valore. E' un peccato, però, che ancora per il momento si tratta di una soluzione per produrre energia alternativa che non si applica alle finestre di una semplice abitazione, ma solo a grandi superfici. Comunque è da dire che la Modutech, altra azienda del sud Italia, ha un grande merito: è riuscita a dare un notevole contributo allo sviluppo di questo settore con la creazione di un prodotto innovativo e utile.

Quindi, "Eureka" posso gridare a gran voce dalla finestra! Il genio italiano è riuscito ancora una volta a sorprendere il mondo. L'impegno e il lavoro non si sono fermati alla prima difficoltà, anzi questa è servita da stimolo per investire tempo, intelligenza e denaro in ricerca applicata e sviluppo. La costanza, la dedizione e la pazienza hanno fatto il resto. Alla fine con grande soddisfazione possiamo quindi dire che la notizia non è affatto una bufala! E' un progetto su cui ancora c'è tanto da lavorare.