Gli obiettivi futuri sono mirati alla costruzione di edifici Net-Zero- Energy. Le costruzioni dovranno infatti essere net-zero dopo il 2020 e alcuni edifici pubblici già dopo il 2018. Tuttavia, non è da trascurare il grande numero di edifici esistenti che dovranno essere oggetto di riqualificazione energetica con interventi di recupero, retrofit e upgrade. Tali obiettivi possono essere raggiunti aumentando da un lato l'efficienza energetica (strategia valida soprattutto nel caso di edifici esistenti poco efficienti e altamente energivori), dall'altro provvedendo a coprire il restante fabbisogno energetico con fonti rinnovabili. Due sono le motivazioni che rendono particolarmente impegnativi questi obiettivi e più precisamente: il grande numero di edifici da riqualificare (con conseguente necessità di molti investimenti) e la richiesta di manodopera spesso non sufficientemente specializzata. Inoltre, in molti casi, gli attuali processi e i componenti edilizi non sono pronti per un impiego massiccio e redditizio dovuto anche alla scarsa funzionalità dei sistemi di energy-harvesting nei sistemi solari. Si rende pertanto necessaria una radicale trasformazione nel settore edile, al fine di razionalizzare le competenze frammentate e sviluppare modelli attrattivi di business che possano portare anche il finanziamento di attori esterni alla filiera edilizia. Questa grande transizione implica la necessità di cambiamenti radicali nel prossimo futuro e questi cambiamenti devono essere pensati e progettati sin da ora. Questo può tra l'altro favorire un aumento dell'attività nel settore dell'edilizia, soprattutto nel caso di interventi su edifici esistenti. In particolare, ambiti di ricerca e sviluppo attualmente in atto riguardano lo sviluppo di nuovi componenti di facciata, nuovi modelli di business e nuove concezioni tecnologiche. Le ricerche in corso riguardano lo sviluppo di nuovi componenti solari termici integrati all'edificio (BIST), come per esempio i collettori solari senza vetro e pompa di calore, nuovi collettori solari termici trasparenti per facciate (TSTC) integrati in un'unità di vetro sigillato o integrati in una facciata con cavità chiusa. Sono inoltre stati sviluppati con successo i prototipi dei collettori solari termici a tubo sottovuoto integrati alla facciata che saranno utilizzati per riscaldare direttamente l'aria. In questi sistemi l'aria riscaldata può essere utilizzata direttamente per riscaldare gli ambienti in inverno o in combinazione con sistemi di riscaldamento e raffreddamento solare (WP5 e WP7 Istituto Fraunhofer per Sistemi Solari ISE, Friburgo, Germania). Nel campo dei sistemi integrati fotovoltaici (BIPV) sono state effettuate ricerche per nuovi elementi trasparenti con trasmissione selettiva angolare. I prototipi prevedono un'unità di vetro con fotovoltaico integrato che genera elettricità e contemporaneamente fornisce controllo solare e protezione contro l'abbagliamento. La funzione di controllo solare contribuisce a ridurre significativamente il consumo di energia degli edifici diminuendo i carichi di raffreddamento, mentre l'elettricità generata aiuta a coprire la richiesta di energia primaria dell'edificio stesso (WP5 Istituto Fraunhofer per Sistemi Solari ISE, Friburgo, Germania). Questi nuovi componenti sono stati installati in edifici pilota a Lubiana, in Slovenia, e a Caceres, in Spagna. Opere innovative sono state realizzate anche in Canada dove è stato costruito un primo sistema di fotovoltaico architettonicamente integrato che incorpora al suo interno una combinazione di celle solari, Heat Mirror®, caratterizzate dalla presenza nella stratificazione vetrata di pellicole riflettenti. L'intervento è stato effettuato in retrofit per il rivestimento dello Enwave Theatre, contribuendo non solo a migliorare il comfort termico, ma a rinnovare il carattere architettonico dell'edificio stesso. Interessanti anche le ricerche nel campo delle celle solari organiche. Le celle solari organiche (Organic-based Photovoltaics, ObPV) possiedono diverse caratteristiche che contribuiscono a renderle particolarmente adatte per l'impiego nel campo dell'architettura. Possono essere depositate su diversi substrati, quali ad esempio plastiche, vetro o acciaio, e inoltre, essendo colorate e semitrasparenti, consentono di ottenere effetti visivi che cellule classiche non permettono di ottenere. Negli ultimi anni, il rapido miglioramento delle efficienze dei prototipi di laboratorio ha avvicinato le celle solari organiche a quelle che sono le esigenze del mercato. Tuttavia, un allungamento dei tempi di vita e lo sviluppo di metodi di fabbricazione applicabili su larga scala sono richiesti per rendere questi prodotti competitivi. Le celle solari organiche sono state realizzate per sfruttare le proprietà semiconduttrici e di assorbimento dei semiconduttori organici. Dispositivi quali le celle "dye-sensitized" o "bulkheterojunction" convertono la luce in energia, avvalendosi solitamente delle proprietà di sistemi tipicamente usati nella chimica dei coloranti. Le celle solari organiche mostrano migliori performance sul campo, se paragonate a quelle che sono le celle solari convenzionali, grazie a coefficienti termici trascurabili e a una migliore sensibilità alla luce a incidenza angolare e diffusa. Test e ricerche sul campo hanno dimostrato che sistemi ObPV hanno rese del 20-30% superiori a quelle delle celle a base di silicio per uguali condizioni di illuminazione. Recentemente sono stati lanciati sul mercato prodotti con celle solari organiche integrate, così come i primi prototipi di BIPV. Nonostante ciò, alcuni ostacoli devono ancora essere superati prima di poter raggiungere una produzione di massa. Essendo le celle ObPV composte da film sottili di materiale organico (0,3-2 μm), sono necessari sistemi di incapsulamento efficienti ed economici che possano prevenire possibili meccanismi di degrado in presenza di acqua e ossigeno. Di conseguenza, la stabilità nel tempo di questi sistemi risulta fortemente influenzata da fattori climatici, dalla scelta dei substrati e dall'esposizione e deve essere migliorata per rendere questi prodotti competitivi. Diverse ricerche sono dunque in atto. Ai progettisti l'opportunità di saper coglierne i vantaggi e sfruttarne le potenzialità in campo architettonico.
