Elettro VT

E’ ormai ben noto il grande sviluppo che l’energia solare fotovoltaica sta avendo in molti paesi, in particolare Giappone e Germania. Si tratta non solo di un incremento di tipo quantitativo, ma anche qualitativo, grazie soprattutto a realizzazioni molto avanzate sia a livello tecnologico che architettonico.
Oltre agli ormai comuni (per quei paesi) tetti fotovoltaici, costituiti da moduli solari di tipo standard, sempre più frequenti sono gli impianti fotovoltaici integrati negli edifici, che se da una parte rispondono adeguatamente alle crescenti preoccupazioni di carattere ambientale, dall’altra rappresentano un'interessantissima novità non solo per gli architetti, ma anche per enti pubblici, aziende e singoli cittadini.

Facciate, tetti o altri tipi di coperture fotovoltaiche consentono di disporre di quantità anche ragguardevoli di energia elettrica, con conseguenti risparmi economici e, nello stesso tempo, mostrano, in modo anche evidente, la “sensibilità ambientale” del proprietario. Non è infatti un caso che questi sistemi siano spesso installati nei palazzi degli uffici di società che vedono nel fotovoltaico un ottimo mezzo per “elevare” l’immagine dell’azienda.

Gli impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica rappresentano quindi una fonte integrativa, perché forniscono un contributo, di entità diversa a seconda della dimensione dell’impianto, al bilancio elettrico globale dell’edificio. L’inserimento dei moduli fotovoltaici nei tetti e nelle facciate risponde alla natura distribuita della fonte solare e presenta diversi vantaggi.
L’integrazione architettonica dei sistemi solari si basa sulla possibilità di utilizzare il modulo fotovoltaico nella più ampia libertà. E’ importante saper realizzare moduli aventi forma, misura, colore, caratteristiche strutturali diverse a seconda della situazione in cui si interviene. Nella creazione dei moduli semitrasparenti, le celle sono fissate con una resina tra due lastre di vetro distanziate tra di loro circa 2 mm. I cavi della corrente in uscita sono solitamente fatti passare attraverso dei corridoi creati nella cornice, in modo da rimanere nascosti, oppure si utilizzano le tradizionali junction box di connessione. Nei casi in cui la facciata trasparente debba anche soddisfare requisiti di isolamento termico, il modulo solare è integrabile in un doppio vetro, ottenendo un valore di dispersione termica di 1,1 W/mq K.
Tutti i moduli prodotti sono testati elettricamente e meccanicamente secondo un rigido controllo di qualità. Viene così garantito lo standard IP65 contro il rischio dato dalle infiltrazioni di umidità. Gli elementi che stanno alla base del modulo fotovoltaico sono le celle e il vetro.

Le applicazioni degli impianti fotovoltaici integrati sono riconducibili a quattro categorie principali:

• tetti fotovoltaici strutturali: utilizzando moduli solari semitrasparenti si possono ottenere interessanti giochi di luce, riuscendo nello stesso modo a contenere eventuali eccessi di luminosità, che risulterebbero fonte di abbagli;

• facciate fotovoltaiche: anche in questo caso si ottiene un importante controllo della luce solare. Questa applicazione è particolarmente richiesta dalle società che dispongono di palazzi di uffici con facciate rivolte a Sud, che già devono predisporre dei vetri oscurati per ridurre il passaggio della luce;

• frangisole: presentano le medesime caratteristiche delle applicazioni precedenti, con la differenza che, disponendosi su delle pareti esistenti, l’installazione è più semplice e quindi più economica.

• installazioni su tetti piani: facili da applicare (innumerevoli sono gli edifici esistenti che potrebbero accogliere questo tipo di impianti), hanno però lo svantaggio di essere spesso poco visibili, con gran rammarico degli architetti e dei proprietari. A volte si riescono comunque a realizzare delle coperture che sono comunque visibili anche da lontano. E’ il caso della cosiddetta “roof arena” montata su un caseggiato in Danimarca, con 106 kWp di moduli fotovoltaici (in parte trapezoidali) che formano un’enorme “J” (foto a lato).

Il massimo irraggiamento solare è ottenibile, alla nostra latitudine e su base annua, orientando l’impianto fotovoltaico verso Sud e inclinandolo, rispetto all’orizzontale, di circa 30°.
Spesso però s’interviene su edifici già esistenti che non presentano superfici, disponibili ad accogliere i moduli fotovoltaici, correttamente orientate. Rivolgendo ad esempio l’impianto verso Est o Ovest si perde circa il 10 % dell’energia massima ottenibile rispetto ad un preciso orientamento a Sud (con riferimento ad un’inclinazione di 30°). Nel caso in cui la superficie su cui si applica l’impianto fotovoltaico è verticale, se l’orientamento è verso Sud si perde circa 1/3 dell’irraggiamento solare annuale disponibile (rispetto alla massima captazione di energia che si verifica con l’inclinazione di 30° a Sud), mentre se è verso Est o Ovest solo il 55 % dell’energia disponibile è effettivamente sfruttabile. Per quanto riguarda la producibilità degli impianti fotovoltaici, considerando dati provenienti da impianti installati in Germania, una facciata fotovoltaica verticale orientata verso Sud eroga 50 - 60 kWh / (mq anno).

Ciò significa che analoghi impianti in Italia possono fornire maggiori quantità di energia elettrica, grazie ovviamente alla nostra migliore insolazione. Riducendo l’inclinazione dei moduli la producibilità aumenta, fino ad arrivare a circa 100 kWh / (mq anno).

Il costo di un metro quadrato di moduli solari fotovoltaici per integrazione architettonica varia ovviamente a seconda delle situazioni, ma si può’ comunque quantificare in circa 1.000-1.500 euro/mq (comprendente i materiali e l’installazione), sia per le facciate che per i tetti.
Tale costo può sembrare elevato, ma bisogna ricordare che:

1. si tratta di elementi strutturali, che sono quindi sostitutivi di altri materiali quali ad esempio i pannelli vetrati usati nelle facciate che, se si considera anche l'installazione, hanno anch'essi un costo non indifferente;l’edificio diventa energeticamente attivo e per molti anni la sua facciata o il suo tetto fotovoltaico
2. produrranno migliaia di kWh, che non solo consentiranno rilevanti risparmi sulle bollette, ma anche eviteranno l’immissione nell’atmosfera di grandi quantità di CO2 (0,3-0,4 kg di CO2 per ogni kWh prodotto da fonte fotovoltaica);
3. oltre che essere un investimento di carattere energetico è anche un investimento di tipo promozionale, visto il grande impatto emotivo che riesce ad avere sul pubblico.

L’integrazione degli impianti fotovoltaici negli edifici rappresenta quindi un’interessantissima novità sia per quanto riguarda il design delle costruzioni che per la loro progettazione energetica.

Gli impianti fotovoltaici integrati beneficiano di tariffe estremamente vantaggiose previste dal Conto Energia.

GUIDA APPLICAZIONI INNOVATIVE INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA  (scarica PDF)