| Fotovoltaico |
Integrazione del fotovoltaico in architettura
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Arch. Lavinia Chiara Tagliabue
Principi e problematiche di integrazione
I moduli fotovoltaici sono componenti per la produzione di energia elettrica dalla fonte solare e, per la loro configurazione morfologica e costruttiva, risultano adatti all’integrazione nei sistemi tecnologici che costituiscono l’involucro esterno degli edifici.
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 Il processo di applicazione e integrazione comporta, in ogni caso, alcune problematiche che devono essere evidenziate per ottimizzare le prestazioni tecnologiche ed energetiche dei moduli e per raggiungere una giusta interazione tra sistema impiantistico, organismo edilizio e condizioni ambientali. La sicurezza, affidabilità e durabilità dei componenti presenti sul mercato ha portato gli operatori del settore ad attuare sperimentazioni e a testare differenti modalità di utilizzo del fotovoltaico, arrivando alla sostituzione di elementi costruttivi tradizionali, con validi risultati sia a livello architettonico sia energetico-prestazionale. Nonostante le molte esperienze positive, è possibile notare, tuttavia, come la disponibilità di superfici solarizzabili, adatte all’integrazione dei componenti attivi di conversione, non sia proporzionale all’effettiva diffusione di pratiche edilizie che includano tra le opzioni tecnologiche l’uso dei moduli fotovoltaici.
Il Conto Energia (DM 19 febbraio 2007, Allegato 3) prevede una tariffa incentivante per kWh prodotto in relazione alla taglia/potenza dell’impianto fotovoltaico e alla maggiore o minore integrazione dell’impianto nell’involucro edilizio come da tabella successiva:
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Le caratteristiche meccaniche, termiche, acustiche e igrometriche dei componenti fotovoltaici risultano compatibili con le necessità e i parametri richiesti ad altri materiali da costruzione, fatte le debite considerazioni e valutazioni. Tuttavia, i moduli vengono, nella maggior parte dei casi, concepiti come dispositivi aggiuntivi, che vengono sovrapposti all’edificio già costituito da componenti che svolgono le funzioni prescritte dalle norme, per il soddisfacimento del quadro requisiti-prestazioni dell’edificio.
L’abbinamento al corpus di requisiti tecnologici della funzione energetica dell’involucro, precedentemente non inclusa nelle richieste all’edificio, conduce ad una valutazione del componente fotovoltaico appunto come elemento aggiuntivo, che viene sommato a posteriori e a volte giustapposto. Questo modo di operare è radicato in una cultura costruttiva consolidata che concepisce l’edificio come contenitore che utilizza energia prodotta da impianti di approvvigionamento energetico per il mantenimento delle condizioni di comfort, ovvero un organismo energivoro, con prestazioni che devono essere di controllo, protezione, sicurezza e regolazione passiva dei flussi di energia e materia che dall’ambiente esterno vanno ad interagire con esso. Il sistema impiantistico è localizzato all’interno dei locali tecnici e provvede con i dispositivi di distribuzione (inseriti nelle pareti o nei solai) ed erogazione (ad esempio posti nel pavimento) a fornire l’energia per la climatizzazione della costruzione.
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Lo spostamento all’esterno degli impianti attivi che forniscono energia all’edificio e che nel caso dei dispositivi di conversione dell’energia solare sono necessariamente posti in vista, è via di acquisizione da parte di architetti e utenze che possiedono un’immagine del parco edilizio immutata da anni, alla quale, tuttavia, oggi vengono conferiti nuovi significati e attribuite nuove funzioni da assolvere anche dalla normativa in evoluzione.
Viene infatti valorizzata a livello di incentivazione in Conto Energia (Decreto 19 Febbraio 2007) l’integrazione completa del fotovoltaico, che arriva a sostituire parti dell’involucro esterno e non solo a sovrapporsi agli strati tradizionali. Tale soluzione, dotata di un elevato livello di ottimizzazione, anche dal punto di vista economico, risulta ovviamente preferibile a installazioni al suolo o con cavalletti e strutture di ancoraggio che poggiano sull’organismo edilizio, utilizzandolo semplicemente come supporto.
L’ottimizzazione dell’integrazione del fotovoltaico in edilizia è correlata a molti parametri che includono fattori ambientali e costruttivi, come ad esempio orientamento, livello di soleggiamento del sito, materiali e metodi costruttivi, tecnologia fotovoltaica impiegata e modalità produttive dei moduli, costo dell’energia elettrica e strategie di promozione e finanziamento. Tali provvedimenti hanno permesso la penetrazione nel mercato dei sistemi fotovoltaici, che ha dato risposta alla diffusione della cultura di rispetto e attenzione alle problematiche ed alla qualità ambientale delle costruzioni derivata dalla Direttiva Europea (EPBD).
In ogni caso, il successo di un progetto d’integrazione fotovoltaica, in caso di retrofit (riqualificazione energetica dell’esistente) o di nuova costruzione, è collegato strettamente allo studio preliminare approfondito relativo alla convenienza e ai vincoli della realizzazione. È necessario operare con la consapevolezza delle innumerevoli soluzioni che possono essere attuate e che presentano ambiti di opportunità differenziati.
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Per una valutazione complessiva delle possibilità e dei vincoli relativi all’integrazione architettonica dei sistemi fotovoltaici, è necessario procedere considerando le variabili legate alle caratteristiche dei moduli, che sono l’elemento basico del sistema. Tali elementi svolgono prestazioni tecnologiche ed energetiche rispetto a diversi ambiti climatici e d’esposizione, alla tipologia di integrazione, alla porzione d’involucro interessata da un intervento di modifica o sostituzione.
Il presupposto base per l’integrazione del fotovoltaico nell’ambiente costruito è la disponibilità di superfici edilizie direttamente irraggiate dal sole durante la giornata e durante l’anno. Tali superfici possono essere opache o trasparenti, verticali, orizzontali o inclinate, comportando una serie di condizioni particolari che il componente sostitutivo o di rivestimento di tale parte d’involucro deve affrontare e soddisfare, compatibilmente con i requisiti richiesti.
L’articolazione delle tematiche che devono essere trattate per una visione complessiva del problema necessita la simultanea considerazione di diversi ambiti di pertinenza e delle interrelazioni che tra questi sussistono, per poter affrontare il tema con la necessaria molteplicità di vedute. A volte, infatti, il problema dell’integrazione di un componente innovativo caratterizzato da una funzionalità specifica in edilizia, come ad esempio il modulo fotovoltaico, viene affrontato tramite una semplificazione che può condurre a non considerarne le necessità legate all’ottimizzazione della produzione energetica e al contempo a sottovalutarne il potenziale come elemento tecnologico. In tal modo succede che si vedano realizzazioni in cui i moduli vengono applicati su orientamenti non ottimale, o elementi fotovoltaici posizionati in modo tale che si ombreggiano a vicenda, o ancora tentativi di installazione di moduli flessibili su superfici a doppio raggio di curvatura, o semplicemente casi di applicazione dei moduli senza considerazione delle possibilità associate di sostituzione del manto, con risultati estetici criticabili.
La specificità del componente fotovoltaico inserito nel contesto edilizio deriva, dunque, dalle ampie possibilità che offre e, al contempo, dai rischi che comporta un’installazione in cui vengono valutati in modo parziale i parametri di una corretta applicazione.
Di fatto, le regole primarie e fondamentali che devono essere tenute presenti possono essere riassunte nei punti successivi:
- ottimizzazione dell’energia producibile dal sistema (tramite il posizionamento del componente di captazione, lo studio delle modalità di installazione, la valutazione dei possibili ombreggiamenti);
- massimo livello possibile d’integrazione nell’organismo edilizio, in modo tale che il componente sia chiamato a svolgere funzioni tecnologiche ed edilizie oltre che la sua precipua funzione energetica (isolamento termico, impermeabilizzazione, protezione e filtro della luce);
- attenzione al risultato estetico dell’installazione ai fini dell’accettabilità e visibilità di una tecnologia che ancora non è completamente parte dell’immaginario comune (utilizzando componenti adatti all’intervento e valutando attentamente il contesto in cui si è chiamati ad operare);
- fattibilità economica conseguibile sostituendo parti d’involucro e valutando il risparmio ottenibile tramite un’applicazione che sfrutti al massimo il potenziale solare in disponibile.
Ulteriori considerazioni devono poi essere svolte in relazione alla tipologia di modulo utilizzata, in quanto i modelli comunemente presenti sul mercato possiedono caratteristiche meccaniche, termiche, fisiche e capacità di svolgere funzioni tecnologiche diverse a seconda della stratificazione materica che prevedono e dal tipo di processo produttivo del materiale utilizzato.
I vari tipi di moduli fotovoltaici differiscono essenzialmente in base alla tecnologia di produzione delle celle, agli strati di materiali utilizzati per la configurazione fisica del componente, alla disposizione e densità delle celle all’interno del modulo (moduli). In relazione a tali peculiarità derivano diversi impieghi in cui è consigliabile utilizzare uno specifico modulo (con cornice, senza cornice, opaco, semi-trasparente, etc.), che fornisce una specifica prestazione tecnologica ed un contributo energetico andando a sostituire specifici elementi funzionali dell’involucro edilizio.
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Ultima rassegna: Jun 2010 |
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