FELICE LUCIA

BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAICSGuida ai sistemi fotovoltaici integrati negli edifici

Building Integrated PhotoVoltaicsGuida ai sistemi fotovoltaici integrati negli edifici

di Felice Lucia

Editore : enmoveme, Viale di Augusto 88 – 80125 Napoli

Copyright © 2013 enmoveme

ISBN 978-88-907760-3-8

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PREFAZIONE

L’involucro plasma la forma dell’edificio che contiene gli spazi e i loro fruitori, proteggendo storicamente dalle intemperie. Le facciate, dal cui disegno si può dedurre la destinazione d'uso di una costruzione, sono dunque la sua pelle, le schermature le palpebre, le finestre gli occhi che permettono di vedere il mondo e lasciano intravedere.Le combinazioni di tetti, finestre e schermature creano le condizioni migliori per vivere gli ambienti dell'edificio e sono quindi il nodo più interessante di sviluppo del progetto architettonico moderno, attorno al quale molti architetti e designer si cimentano alla ricerca di soluzioni integrate, che permettano la positiva simbiosi tra "pelle" e "funzione".Nella città del futuro, l’involucro integra oramai diverse funzioni, da quella di regolazione passiva del caldo e del freddo a quella di produzione attiva di energia. L'evoluzione tecnologica permette oggi al progettista di intendere l'involucro edilizio non più come un semplice diaframma interno-esterno, ma bensì come un filtro dinamico in grado di rispondere correntemente alle esigenze di benessere, di sostenibilità e risparmio energetico e capace contemporaneamente di coniugarsi con le istanze di espressione e "linguaggio".Se dal punto di vista architettonico l’involucro edilizio è un elemento ricco di suggestioni, dal punto di vista fisico esso è il sistema di controllo che delimita il sistema termodinamico edificio [Jacques Herzog].Tecnologia e architettura, due mondi che interagiscono tra loro in modo sempre più complesso e affascinante nella caratterizzazione dell’ambiente costruito. Si moltiplicano infatti le architetture che affidano immagine e significato alle tecnologie integrate nell’involucro e alle tecnologie che formano l’involucro . I progettisti si trovano spesso a impiegare oggi componenti e soluzioni per facciate e involucri connotati da una palese o implicita complessità

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tecnologica e da un crescente contenuto innovativo. Innovazione di prodotto e innovazione di progetto richiedono, per tutti gli operatori, un approccio più attento e informato che può trovare risposta semplicemente in una sempre più accurata analisi delle soluzioni già realizzate e nella conoscenza dei prodotti e delle soluzioni disponibili. È il caso dei sistemi BIPV (building integrated photovoltaics), sistemi fotovoltaici che per caratteristiche intrinseche operano una integrazione architettonica, strutturale ed estetica della funzionalità fotovoltaica negli edifici. "La vera integrazione è realizzata quando l'elemento dell'edificio e l'elemento fotovoltaico non possono essere più dissociati". Così diceva Evelyne Schellekens dello European Association of Electrical Contactors già qualche tempo fa, convinta che questa nicchia di mercato avesse una delle maggiori potenzialità per il fotovoltaico in Europa. In effetti le tecnologie solari ad integrazione architettonica costituiscono l'evoluzione più interessante in materia di applicazioni non solo per le opportunità di business che ne derivano, ma anche per le implicazioni progettuali e tecnologiche che un modulo fotovoltaico non convenzionale comporta. Tanto più in un Paese come l’Italia, dove nei centri storici medievali è obbligatorio salvaguardare l'identità originale. L’architettura tecnologa è l’evoluzione del processo di progettazione, spinto per diverse ragioni di ordine ambientale ma anche e soprattutto economiche a sviluppare soluzioni e proposte con componenti di involucro intelligente.L’inserimento della tecnologia fotovoltaica all’interno di un tessuto edilizio esistente va spesso incontro a sentimenti di diffidenza, critiche e scetticismo. La maggior parte degli atteggiamenti di diffidenza nei confronti dell’implementazione e diffusione della tecnologia fotovoltaica sul territorio deriva dall’idea della non compatibilità estetica di questa tecnologia di produzione energetica, anche se rinnovabile, con il territorio in cui viene installata. Le critiche più frequenti riguardano la gradevolezza visiva rispetto alla struttura esistente e l’occupazione di

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spazi intesa come sottrazione di spazi utili ad altri usi.Scopo del volume “Guida ai sistemi fotovoltaici integrati negli edifici” è dimostrare come la tecnologia solare fotovoltaica possa relazionarsi con la qualità dei nostri panorami urbani ed extraurbani integrandosi armoniosamente nel costruito e rispettando gli equilibri estetici e compositivi dell’architettura. Al fine di facilitare la comprensione delle diverse modalità di integrazione architettonica e guidare o ispirare i potenziali beneficiari. Si trovano infatti esempi di realizzazioni nazionali e internazionali; sono trattate alcune delle svariate possibilità di applicazione del fotovoltaico nelle città, nell’arredo urbano, nelle campagne e nel territorio, al fine di offrire un panorama applicativo di tale tecnologia. Tali esempi rappresentano un utile punto di partenza per ogni riflessione in merito all’integrazione delle tecnologie di risparmio energetico su un patrimonio edilizio esistente vasto e necessitante di adeguamento energetico e funzionale.Non a caso, diversi paesaggisti sono andati ben oltre l’integrazione architettonica in ambito edilizio del fotovoltaico utilizzando questa tecnologia come elemento principale di progetti di recupero ambientale territoriale ed urbanistico. Come nel caso delle cave dismesse, per le quali negli ultimi anni sono stati presentati diversi progetti di recupero ambientale basati sul concetto di integrazione fotovoltaica nel contesto paesaggistico. Esempi di progetti integrati sono contenuti nel volume “Integrazione fotovoltaica nel territorio” a cura di E. De Crescenzo e A. Mariniello.Nella diffusione di questa tecnologia integrata, un ruolo principale è affidato al progettista, dovendo suggerire la migliore soluzione tra quella di maggior comfort e minor consumo ed informare sui vantaggi di un edificio a basso consumo.L'obiettivo di un progetto sensibile al tema dell'energia è quello di ottimizzare i sistemi naturali di controllo per regolare contemporaneamente i guadagni energetici naturali e le perdite attraverso il suo involucro. Spesso questo non è sufficiente ed è

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quindi necessario intervenire sui sistemi artificiali per il controllo ambientale, quali cappotti per isolamento termico oppure con impianti termici innovativi. In questo contesto si inserisce il sistema BIPV che completa la progettazione abbattendo anche i costi della bolletta energetica. In ogni caso, le decisioni che maggiormente influenzano il comportamento energetico dell’edificio sono quelle prese all’inizio del processo progettuale.A sostenere questo approccio sono, primi tra tutti, gli incentivi economici stabiliti per legge in favore di chi adotta sistemi fotovoltaici integrati, che è uno dei temi principali affrontati dal volume con l’indicazione delle tariffe incentivanti per i sistemi BIPV in diversi paesi in tutto il mondo. Ed il mercato, in questo contesto, appare già abbastanza maturo. Infatti come si potrà leggere nel volume, attualmente sono presenti numerosi prodotti che si prestano alle più svariate applicazioni e contemporaneamente capaci di soddisfare moltissime esigenze di carattere architettonico e tecnologico.

Laura Crisci

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INDICE

1 BIPV, building integrated photovoltaics .........................................10

1.1 Definizione di BIPV ..................................................................... 101.1.1 BIPV come elemento costruttivo polivalente ........................... 101.1.2 BAPV ....................................................................................... 151.1.3 Livelli di integrazione del fotovoltaico nell’edificio ................... 151.2 Schemi di integrazione e tipologie di intervento ......................... 161.2.1 Integrazione in facciata............................................................ 171.2.1.1 Integrazione in facciata verticale continua ........................... 181.2.1.2 Integrazione in facciata verticale discontinua ....................... 191.2.1.3 Integrazione in facciata inclinata continua ............................ 201.2.1.4 Integrazione nei parapetti ..................................................... 211.2.1.5 Integrazione negli elementi ombreggianti e brise solail ........ 211.2.1.6 Integrazione nelle coperture degli aggetti e nelle tettoie ..... 221.2.1.7 Integrazione nella struttura di serre bioclimatiche e patio .... 231.2.1.8 Integrazione in facciate curve ............................................... 231.2.2 Integrazione in copertura ......................................................... 241.2.2.1 Integrazione su copertura piana ........................................... 251.2.2.2 Integrazione di shed su copertura piana .............................. 251.2.2.3 Integrazione su copertura a falde continua .......................... 261.2.2.4 Integrazione su copertura a falde discontinua ...................... 271.2.3 Integrazione nei dispositivi di regolazione della luce solare ... 271.2.4 Integrazione nelle strutture di arredo urbano .......................... 291.2.5 Integrazione negli spazi correlati alle vie di comunicazione .... 30

2 Tecnologie, applicazioni e prodotti ................................................. 312.1 Classificazione dei prodotti BIPV................................................ 312.1.1 Moduli standard integrati in copertura ..................................... 31

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2.1.2 Tegole e scandole fotovoltaiche .............................................. 332.1.3 Sistemi semitrasparenti .......................................................... 342.1.3.1 Lucernari............................................................................... 362.1.3.2 Facciate semi-trasparenti ..................................................... 372.1.3.3 Sistemi di ombreggiamento .................................................. 382.1.4 Sistemi per il montaggio in facciata ......................................... 392.1.5 Laminati flessibili ..................................................................... 44

3 Il mercato dei sistemi BIPV............................................................ 473.1. L’influenza delle politiche energetiche sul mercato BIPV .......... 473.1.1 Definizione giuridica di BIPV .................................................. 503.1.1.1 La definizione Francese ....................................................... 503.1.2 Costi ........................................................................................ 523.1.2.1 Costi del fotovoltaico integrato in copertura ......................... 533.1.2.2 Costi del fotovoltaico integrato in facciata ............................ 553.1.2.3 Evoluzione dei costi .............................................................. 573.2 Distribuzione di prodotti BIPV nel mercato ................................. 583.2.1 Possibili sviluppi di mercato per le varie tecnologie ................ 603.2.1.1 Silicio cristallino fotovoltaico ................................................ 613.2.1.2 Fotovoltaico a film sottile ..................................................... 633.2.1.3 Tecnologie di terza generazione (fotovoltaico organico, celle solari sensibilizzate con colorante ) .................................................. 65

4 Tariffe incentivanti per i sistemi BIPV ............................................ 674.1 Europa ........................................................................................ 674.1.1 Bulgaria ................................................................................... 674.1.2 Croazia .................................................................................... 674.1.3 Francia..................................................................................... 684.1.4 Germania ................................................................................. 684.1.5 Lituania .................................................................................... 694.1.6 Svizzera ................................................................................... 694.1.7 Ucraina .................................................................................... 70

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4.1.8 Regno Unito............................................................................. 704.2 America....................................................................................... 714.2.1 Argentina ................................................................................. 714.2.2 Ecuador ................................................................................... 714.2.3 Stati Uniti d’America ................................................................ 724.3 Asia e Oceania ........................................................................... 724.3.1 Armenia ................................................................................... 724.3.2 Cina ......................................................................................... 724.3.3 Cipro ........................................................................................ 734.3.4 Filippine ................................................................................... 734.3.5 Giappone ................................................................................. 744.3.6 India ......................................................................................... 74

Appendice tecnica Linee guida per la progettazione degli impianti BIPV ....................... 77Il processo di progettazione: attori e fasi .......................................... 77Variabili ambientali ............................................................................ 78Orientamento .................................................................................... 78Scarsa luminosità e sensibilità spettrale........................................... 80Ombreggiamento .............................................................................. 81Temperatura ..................................................................................... 82Fattore architettonico ........................................................................ 83Fasi dell’installazione........................................................................ 84

Galleria fotografica............................................................................86

Bibliografia .................................................................................. ......93Sitografia .......................................................................................... 94Immagini ........................................................................................... 94