Fotovoltaico indossabile

Come il fotovoltaico indossabile cambierà il nostro stile di vita

Avreste mai immaginato che l’energia solare si potesse generare indossando un maglione?

Non è una battuta!

Il fotovoltaico indossabile è una tecnologia che utilizza celle solari integrate nei tessuti per generare energia elettrica.

Una tecnologia che ha il potenziale per alimentare una vasta gamma di dispositivi “portatili”, come smartwatch, fitness tracker e occhiali intelligenti.

Esistono due principali tipi di fotovoltaico indossabile: celle solari rigide e celle solari flessibili.

Le prime, realizzate in silicio cristallino o amorfo e incapsulate in un materiale protettivo, sono più efficienti delle seconde, realizzate in silicio amorfo o PET, ma anche più costose e meno flessibili.

Trattandosi di una tecnologia molto promettente, capace potenzialmente di rivoluzionare il modo in cui utilizziamo i dispositivi indossabili, abbiamo deciso di dedicare al fotovoltaico indossabile questo nostro articolo…

 

 

• Indice articolo
• Il progetto Sun-powered Textiles
• Progetti relativi al fotovoltaico indossabile
• Progetto di Heliatek sul fotovoltaico indossabile
• Vantaggi dei dispositivi di fotovoltaico indossabile
• Prospettive future e possibili utilizzi dei wearable devices

Il progetto Sun-powered Textiles

Attualmente, gli smart textiles sono spesso appesantiti e poco confortevoli a causa dei sensori e dei dispositivi di alimentazione che devono ospitare.

Inoltre, devono essere lavabili senza che questo ne alteri la funzionalità.

Ebbene, i dipartimenti di design e di fisica applicata dell’Università Aalto (Finlandia), col progetto Sun-powered Textiles, si propongono di rendere i vestiti intelligenti più pratici e accattivanti.

La soluzione adottata consiste nel nascondere le celle solari sotto uno strato di tessuto, in modo da non comprometterne la capacità di produrre energia sufficiente per alimentare i dispositivi indossabili.

Le piccole celle utilizzate (in silicio monocristallino, per via dell’elevata efficienza e durata) sono state incapsulate in tessuti di Poliammide e Poliestere, che le proteggono dalle sollecitazioni meccaniche e dall’acqua.

Per testarne la resistenza, i tessuti sono stati sottoposti a 50 cicli di lavaggio a 40 °C: i risultati hanno mostrato che cinque dei campioni hanno mantenuto completamente la loro efficienza, mentre gli altri tre hanno mostrato una diminuzione del 20-27%.

Con i tessuti così funzionalizzati sono state realizzate giacche in collaborazione con:

• Foxa, operante nei tessuti tecnici
• Lindström, specializzata nell’abbigliamento da lavoro
• Haltian, leader nell’IoT.

Le giacche in questione sono dotate di sensori che monitorano la frequenza cardiaca, la temperatura corporea e la posizione.

L’energia necessaria per alimentare i sensori è prodotta dalle celle solari nascoste sotto il tessuto.

Il progetto Sun-powered Textiles rappresenta un passo importante verso la realizzazione di vestiti intelligenti più pratici e accattivanti; tuttavia è importante considerare l’impatto ambientale delle celle solari prima di adottarle.

Infatti, i ricercatori hanno sottolineato che le celle solari collegate ai tessuti non riducono le emissioni di gas serra o gli altri impatti della produzione di energia, dal momento che i processi di produzione determinano un impatto superiore all’efficienza del prodotto.

Ragion per cui i ricercatori raccomandano di caricare l’elettronica indossabile con alimentazione di rete prodotta con energia rinnovabile, come l’energia solare.

È sicuramente questa una delle migliorie che dovranno essere apportate, se si vuole che questa la tecnologia del fotovoltaico indossabile possa diminuire la propria ricaduta ambientale.

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Progetti relativi al fotovoltaico indossabile

I progetti di fotovoltaico indossabile stanno avanzando rapidamente: i ricercatori stanno sviluppando nuove tecnologie che rendono le celle solari indossabili più efficienti, più economiche e più resistenti, tanto che in futuro essa potrebbe diventare una tecnologia mainstream, con il potenziale di rivoluzionare il modo in cui utilizziamo i dispositivi indossabili.

Dunque, non si sperimenta solo in Finlandia, ma pure in:

• America, dove nel 2008 il designer americano Andrew Schneider ha presentato un prototipo di bikini solare: realizzato in tessuto tecnico di poliestere con celle solari integrate capaci di generare circa 1 watt di energia, può alimentare un dispositivo indossabile semplice, come un fitness tracker. Schneider ha sviluppato il bikini solare affinché fosse riciclabile al 100% e non utilizzasse sostanze chimiche nocive, in quanto parte di un progetto di ricerca sulla moda sostenibile
• Europa, col progetto Dephotex, finanziato dalla Commissione Europea al fine di sviluppare celle solari flessibili e trasparenti per applicazioni indossabili. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo materiale, chiamato PEDOT:PSS, flessibile, trasparente e facilmente integrabile nei tessuti, ottenendo delle celle solari con un’efficienza del 10%. Le celle sono state utilizzate per realizzare prototipi di occhiali intelligenti e di visori per realtà aumentata
• Olanda, dove nel 2022 la t-shirt solar della designer Pauline van Dongen è stata realizzata in tessuto tecnico di poliestere con celle solari integrate capaci di generare circa 2 watt di energia, sufficienti per alimentare un dispositivo indossabile complesso come uno smartwatch. La shirt solare è progettata per essere elegante e confortevole, ed è disponibile in diversi colori e stili
• Giappone, dove Takao Someya, ricercatore dell’Università di Tokyo, ha sviluppato un nuovo tipo di cella, chiamata cella solare organica a film sottile (OTFC), flessibile e trasparente, che può essere facilmente integrate nei tessuti. Someya ha utilizzato le OFTC per realizzare prototipi di occhiali intelligenti, di visori per realtà aumentata e di vestiti intelligenti.

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Progetto di Heliatek sul fotovoltaico indossabile

Non poteva mancare all’appello una tedesca! Si tratta dell’azienda Heliatek, specializzata nello sviluppo di celle solari a film sottile in silicio amorfo.

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Nell’anno in corso (2023) essa ha annunciato un nuovo progetto di fotovoltaico indossabile, che si propone di sviluppare tessuti funzionalizzati con celle solari a film sottile di sua produzione.

Le celle solari saranno integrate nel tessuto in modo da essere impercettibili all’occhio umano.

Il progetto di Heliatek è ancora in fase iniziale, ma l’azienda ha già realizzato alcuni prototipi di tessuti funzionalizzati che, testati in condizioni reali, hanno generato energia sufficiente per alimentare dispositivi indossabili semplici, come fitness tracker e smartwatch.

Per cui la commercializzazione è prevista entro il 2025.

Le caratteristiche delle sue celle solari le rendono particolarmente adatte per applicazioni indossabili, essendo:

• flessibili (e dunque possono essere piegate senza rompersi)
• trasparenti
• producibili in grandi quantità a costi competitivi.

Nonostante questi vantaggi, ci sono ancora alcune sfide da superare prima che la suddetta possa diventare una tecnologia mainstream: chiariremo a breve quali sono, ma diciamo già che l’azienda ritiene che lavorando su questi aspetti, il fotovoltaico indossabile sia destinato a diventare più pratico e conveniente.

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Vantaggi dei dispositivi di fotovoltaico indossabile

I dispositivi di fotovoltaico indossabile presentano diversi vantaggi:

• sfruttano l’energia solare, pulita e rinnovabile
• non necessitano di ricarica, il che li rende più convenienti e pratici
• possono essere utilizzati per creare design innovativi.

In particolare, questi dispositivi possono essere utilizzati per alimentare:

• Smartwatch, che a loro volta possono essere utilizzati per monitorare la salute, la forma fisica e le attività quotidiane; i dispositivi di fotovoltaico indossabile possono essere utilizzati per alimentarli, riducendo la necessità di ricaricarli
• Occhiali intelligenti, che possono essere utilizzati per visualizzare informazioni come mappe, messaggi e chiamate; possono essere alimenti con fotovoltaico indossabile, per una maggiore praticità
• Vestiti intelligenti, che anche in questo caso possono monitorare la salute, la forma fisica e l’ambiente circostante, possono essere alimentati con questo tipo di fotovoltaico.

Tuttavia, i dispositivi solari indossabili presentano anche alcuni svantaggi:

• la minore efficienza rispetto alle celle solari tradizionali, che può limitarne la durata
• il costo maggiore rispetto ai dispositivi indossabili tradizionali
• la maggiore resistenza necessaria all’usura e all’abrasione, all’acqua e agli agenti atmosferici.

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Prospettive future e possibili utilizzi dei wearable devices

Nonostante questi svantaggi, i dispositivi di fotovoltaico indossabile rappresentano una tecnologia rivoluzionaria!

Le prospettive future sono molto positive: si prevede che il mercato dei wearable devices crescerà significativamente nei prossimi anni, raggiungendo un valore di 1.176 miliardi di dollari entro il 2028.

Questa crescita è guidata da una serie di fattori:

• l’aumento dell’adozione di dispositivi indossabili per il fitness e la salute, che stanno diventando sempre più popolari
• la crescente versatilità dei dispositivi indossabili, che possono essere utilizzati per una varietà di scopi, tra cui l’intrattenimento, la produttività e la comunicazione
• il miglioramento della tecnologia dei dispositivi indossabili, che li rende più sottili, leggeri e potenti.

Gli utilizzi a cui si potrebbe ambire sono molteplici:

• monitoraggio della salute e della forma fisica
• assistenza sanitaria (possono essere utilizzati per fornire assistenza a distanza, monitorare i pazienti e diffondere informazioni sui farmaci)
• sicurezza e soccorso (ad esempio per monitorare la posizione delle persone in caso di emergenza)
• intrattenimento (ad esempio per guardare video, ascoltare musica e giocare)
• produttività (ad esempio per prendere appunti, controllare le e-mail e rispondere alle chiamate).

Nel complesso, i wearable devices hanno il potenziale per rivoluzionare il modo in cui viviamo e lavoriamo…

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