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VENTO

UN PERICOLO

UNA RISORSA

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VENTOSFRUTTAMENTO DEL VENTO IN FACCIATA

TURBINE PIEZOELETTRICO

Strata SE1 – «The Razor»_BFLS_South

wark - Londra

Bahrain World Trade

Center_Manama_ Bahrain

“Strawscraper”_Belatchew-Arkitekter_Stoccolma

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PIEZOELETTRICO

EFFETTO PIEZOELETTRICO

DIRETTO

EFFETTO PIEZOELETTRICO

INVERSO

Deformazione meccanica

Differenza di potenziale

Impulso elettrico

Deformazione elastica

Condensatore collegato a una rete esterna

Produzione energia elettrica

Materiali cristallini privi di centro di simmetria costituiti da microscopici dipoli elettrici

- Quarzo- Materiali ceramici (PZT)- Materiali polimerici (PVD)

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CIRCUITO PIEZOELETTRICO

Per regolarizzare l’andamento pseudo-

periodico della tensione piezoelettrica

Energia piezoelettrica inutilizzabile

direttamente per variazioni casuali di potenza e tensione

Convertitore per adattare e

regolarizzare la potenza in uscita dal circuito raddrizzatore

Per aumentare la potenza prodotta dal

generatore piezoelettrico

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PIEZOELETTRICO IN EDILIZIATEGOLE PIEZOELETTRICHE

Conversione delle vibrazioni prodotte dalla pioggia in energia

Funzionamento con gocce di pioggia di diametro variabile tra 1 e 5 mm

È possibile recuperare fino a 12 mWatt dall’impatto di una goccia

Energia recuperabile direttamente proporzionale dalla dimensione della

membrana piezoelettrica e dalla grandezza e frequenza delle gocce

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PIEZOELETTRICO IN EDILIZIAVIBRO-WIND ENERGY TECHNOLOGY

https://www.youtube.com/watch?v=OhG9OStqWY0

http://www.ebaumsworld.com/video/watch/82235925/

ELEMENTI VIBRANTI

Energia del vento energia cinetica

ASTE SPORGENTI + PIEZOELETTRICO

Energia cinetica energia elettrica

• FUNZIONAMENTO A VELOCITÀ DI VENTO LIMITATO (da 3 a 10 m/s)

Adatto nelle aree urbane

• EVITA CARICHI DINAMICI ROTAZIONALI SULLA STRUTTURA

• FUNZIONAMENTO IN CONTINUO ANCHE DI NOTTE

• IMPRONTA LIMITATA DELL’AREA NECESSARIA

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PIEZOELETTRICO IN EDILIZIA«PIEZO-TREE» GENERATOR

FOGLIE VIBRANTI

Energia del vento energia cinetica

STELO + PIEZOELETTRICO

Energia cinetica energia elettrica

• FUNZIONAMENTO A VELOCITÀ DI VENTO LIMITATO (da 3 a 10 m/s)

Instabilità con V eccessive

• 2 CONFIGURAZIONI DI FOGLIA:

17 μW76 ÷ 296 μW

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«SISTEMA FOGLIA»SOLAR IVY

EDERA FOTOVOLTAICA- Cella fotovoltaica su foglia

• SISTEMA AD ELEVATA FLESSIBILITA’ GRAZIE ALLA RETE DI SUPPORTO

Densità delle foglie variabile in funzione del fabbisogno energetico

• DIVERSE TIPOLOGIE DI FOGLIA Per forma Per colore

• FACILITA’ DI POSA E MONTAGGIO Sottostruttura semplice tirantata• SEMPLICE MANUTENIBILITA’

Ogni foglia singolarmente sostituibile

• FUNZIONE SCHERMANTE Diminuzione degli apporti solari interni

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CONCEPTENERGY ADAPTIVE FACADE

SOLAR IVY technologies per lo sviluppo di una facciata a doppia pelle

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CONCEPTEOLICO e FOTOVOLTAICO integrati in facciata

- Sfruttamento combinato di fonti energetiche rinnovabili tradizionalmente distinte;

- Sistema di generazione di energia elettrica capace di sfruttare uno scenario di condizioni metereologiche significativamente più a ampio se paragonato alle due tecnologie prese singolarmente;

- Soluzione di facciata a doppia pelle sfruttabile anche come schermatura solare

- Libertà compositiva e valenza architettonica

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CONCEPTSupporto deformabile capace di produrre

energia elettrica

La foglia lavorando come massa sollecitata dal vento deforma il supporto della stessa, il quale, sfruttando le proprietà del film piezoelettrico al suo interno genera energia elettrica

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CONCEPTLa cella fotovoltaica bifacciale … un passo in più

- Sostituire le celle fotovoltaiche tradizionali montate sulla superficie delle foglie con quelle bifacciali

- Possibilità di sfruttare sia la radiazione solare diretta sia quella riflessa migliorando così l’efficienza energetica del sistema

- Necessità di introdurre nella stratificazione di facciata un layer riflettente capace di direzionare la radiazione riflessa verso la faccia posteriore delle foglie

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CONCEPTUna possibile strada da percorrere …

- Sottostruttura a montanti e traversi

- Lamiera grecata microforata con film riflettente

- Supporto metallico a graticcio

- Elementi di facciata (foglie) dotate di tecnologia piezoelettrica e celle fotovoltaiche bifacciali

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VALUTAZIONICosti, Rendimenti e … Architettura

- Estensione del singolo componente: inscrivibile in una circonferenza di diametro D = 25 cm

E’ quindi possibile disporre 10 elementi in un m2 ipotizzando una distanza minima di 5 cm

- Costo del singolo componente:16 € per la soluzione con celle solari tradizionali integrate (Solar Ivy)

Costo indicativo a m2 :10 elementi/m2 x 16 €/elemento = 160 €/m2

- Energia elettrica prodotta:I valori variano significativamente a seconda del materiale fotovoltaico utilizzato ovvero 0,5 ÷ 4 W/foglia

Energia elettrica prodotta a m2 :10 elementi/m2 x (0,5 ÷ 4) W/elemento = 5 ÷ 40 W/m2

La produzione di energia elettrica sicuramente non è elevata tuttavia le valutazioni non possono fermarsi a questo aspetto

Con l’implemento della tecnologia piezoelettrica questi valori non possono che aumentare!

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VALUTAZIONICosti, Rendimenti e … Architettura

- L’implementazione delle celle fotovoltaiche bifacciali potrebbero portare un miglioramento delle prestazioni energetiche (da quantificare)

- Il sistema, grazie all’impiego di materiali piezoelettrici può produrre energia anche nelle ore notturne e nelle giornate di maltempo

- Si tratta di una soluzione che se opportunamente modulata in facciata può essere facilmente sfruttabile anche come schermatura solare

- Flessibilità e libertà compositiva di facciata grazie all’autonomia dei singoli componenti in termini di ancoraggio meccanico e di collegamenti elettrici

ASPETTI SU CUI LAVOARE:

- Integrazione cella fotovoltaica bifacciale

- Controllo del benessere visivo all’interno degli ambienti schermati in quanto le foglie sono soggette a continuo movimento generando variazioni continue di illuminamento

- Controllo dell’abbagliamento potenzialmente generabile dal layer riflettente

- Implementazione della forma del componente di facciata

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WORK IN PROGRESS…

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