Pannelli per strade pedonali, ENEA: prima linea produttiva italiana possibile entro due anni

L’installazione di fotovoltaico in superfici calpestatili è una delle nuove frontiere della ricerca sul fotovoltaico. La collaborazione tra Enea e TeaTek sta portando questa ricerca anche in Italia.

Il centro di ricerca e l’azienda napoletana stanno collaborando per studiare pannelli, capire come integrarli con sensori e poi come renderli robusti a sufficienza per subire carichi equivalenti a persone o veicoli in movimento. 

Girolamo Di Francia, referente del progetto e responsabile del laboratorio Enea di Sviluppo applicazioni fotovoltaiche e sensoristiche, spiega che lo scopo principale dei pannelli a cui stanno lavorando non è la produzione di energia, ma la realizzazione dei nuclei urbani del futuro. 

“L’interesse iniziale per questa tecnologia era l’installazione su tetti calpestabili, ora si sta spostando verso la creazione di smart cities e smart mobility”, Di Francia ha detto a pv magazine Italia.

I pannelli calpestabili dovrebbero includere infatti una serie di sensori che possano comunicare tra loro e con sensori esterni. In una prima fase, secondo Di Francia, il progetto includerà sensori per il rilevamento della qualità dell’aria. Ma l’obiettivo finale è diverso. 

“Pensiamo di integrare questo pannelli dei nodi di sensori che devono supportare gli scenari di mobilità veicolare 4 o 5 addirittura; il livello 5 è quello di guida autonoma totale”, ha detto Di Francia. 

Tecnologia: ottimizzazione di processi e tecnologie esistenti

La ricerca in corso da parte di Enea e TeaTek prende tecnologie già esistenti, definendo e ottimizzando le modifiche per cambiare o estendere gli ambiti applicativi dei pannelli. Di Francia spiega che la loro ricerca si sta focalizzando su film convenzionale CIS o celle fotovoltaiche al silicio monocristallino.

“Il pannello è sostanzialmente lo stesso, la produzione del pannello stesso è poco diversa. Viste le somiglianze con i processi produttivi dei pannelli di ultima generazione, penso sia verosimile che la prima linea produttiva venga inaugurata nei prossimi due anni,” ha detto Di Francia. 

Secondo il ricercatore Enea, la maggior parte del tempo sarà dedicata a trovare il miglior processo produttivo per integrare i sensori all’interno dei pannelli nel processo di laminazione. Il primo approccio è di inserirli direttamente durante la produzione dei pannelli, nella fase di laminazione; il secondo in una fase successiva, durante l’installazione. 

“La seconda strada secondo me è abbastanza interessante e più semplice: possiamo inglobare nel selciato un negativo del pannello stesso, porlo su un polimero riciclato e poi inserire il sensore sulla parte posteriore del pannello. A questo punto il pannello è una sorta di mattonella che può essere facilmente cambiata. Un altro vantaggio è che permette di creare spazio per far passare cavi tra un pannello e l’altro,” ha detto Di Francia.

A parte capire a che punto inserire i sensori – durante la produzione o durante l’installazione – la ricerca sta anche cercando di trovare una soluzione per rendere i pannelli compatibili con la vita moderna: devono essere più robusti e non pericolosi.

“Il pannello viene depositato su un polimero resistente, poi viene laminato e chiuso con un vetro temperato. Ora stiamo studiando il processo per capire come procedere, tenendo in considerazione che alcuni processi espongono il pannello a temperature fino a 200 gradi. Stiamo riscontrando che il pannello, grazie soprattutto al vetro temperato, ha una resistenza fino a 5 volte superiore,” ha detto Di Francia, aggiungendo che è ugualmente necessario porre attenzione alla finitura superficiale. Una maggiore rugosità è necessaria per rendere i pannelli antiscivolo. 

I processi di lavorazione superficiale e il vetro più spesso potrebbero però implicare delle perdite d’efficienza. Secondo Di Francia, la perdita di resa di conversione dei pannelli stradali è difficile da quantificare.

“Il dispositivo in quanto tale, cioè la cella, non è influenzato. Il problema può venire dal fatto di dover ottimizzare il processo di fabbricazione, per esempio le temperature di laminazione, per evitare i danni ai sensori. In questo modo indirettamente la resa dei pannelli potrebbe peggiorare per via di delaminazioni, ingiallimenti dei polimeri coinvolti, infiltrazioni di acqua e via dicendo”, dice Di Francia.

Richieste di mercato

Secondo Di Francia, il mercato di questi pannelli calpestatili è sostanzialmente diverso dal mercato dei classici pannelli. Questo permette linee produttive in Europa, per esempio. 

Essendo parte di un cambiamento di sistema il cui scopo principale non è la generazione d’energia, la domanda di pannelli calpestabili dovrebbe essere meno sensibile al prezzo. 

Questo sembra confermato dagli sviluppi in Europa. Il mercato del fotovoltaico in sistemi di mobilità di ultima generazione è in crescita. Molti gli esempi.

Ad aprile, per esempio, l’ungherese Platio ha inaugurato un percorso pedonale solare nella città olandese di Groningen. L’installazione consiste in 2.544 lastre solari monocristalline con un’efficienza del 21,8%. Genererà 55.000 kWh di elettricità all’anno e, secondo la società produttrice, può resistere a una pressione di 2 tonnellate senza subire microfratture.

A settembre, Swisspower-Stadtwerk, l’azienda elettrica del cantone svizzero di Ginevra, ha annunciato il completamento di un impianto fotovoltaico di 200 metri installato lungo un tratto di strada a Satigny. La costruzione del sistema Solar Horizon è durata sei mesi. L’impianto dovrebbe generare 200.000 kWh/ora di elettricità all’anno.

Molta poi la ricerca sul fotovoltaico per/su/tra autostrade. Nel 2021 un team austro-tedesco ha avviato il primo progetto pilota per installare tetti fotovoltaici lungo le autostrade.

A luglio, Soške Elektrarne Nova Gorica ha avviato una collaborazione con l’operatore autostradale sloveno Dars per costruire diversi impianti fotovoltaici lungo la più grande autostrada del Paese.

A metà agosto, il Consiglio federale svizzero ha modificato l’ordinanza sulle strade nazionali per consentire al Paese di generare energia rinnovabile sugli spazi liberi lungo le principali autostrade nazionali. Il nuovo regolamento è entrato in vigore il 1° ottobre e consentirà la costruzione di impianti fotovoltaici, turbine eoliche e impianti geotermici lungo le strade.