Integrazione architettonica del fotovoltaico sugli edifici: lo stato dell'arte

Con integrazione architettonica per pannelli fotovoltaici si intende tutta quella serie di sistemi aventi determinate caratteristiche, quali l'essere generatore di energia, e quindi connettibile ad una rete generale urbana di fornitura dell'elettricità, sia avere potenzialità multifunzionali in accordo con l'edificio che le ospita.

Il paragone sorge spontaneo con gli impianti a suolo, anche se l'integrazione porta in sé un maggioro numero di vantaggi, come, ad esempio, la non occupazione massiva del suolo, una minore perdita di energia nella distribuzione fra la struttura stessa dei pannelli e la posizione della centrale con l'inverter (nel caso dei campi, la dispersione si verifica a causa di un'eccessiva lontananza dei due), un recupero di energia anche termica tramite un'accurata progettazione di impianti multifunzionali e, non ultimo, costi minori di produzione e gestione dell'intero sistema.

(Integrazione architettonica)

Inoltre, produrre energia elettrica nello stesso luogo in cui viene consumata permette anche una precisa modulazione del suo uso in base allo specifico fabbisogno dell'utenza e di sopperire agli alti costi nelle ore di picco diurne. L'integrazione di pannellature fotovoltaiche con l'edilizia comporta anche un netto cambiamento nell'iter di progettazione, durante il quale differenti sono le procedure che si innescano fra un impianto come aggiunta ad un edificio, oppure una vera e propria progettazione partecipata fra edificio, sistema e contesto urbano.

(Sonnenschiff_Friburgo)

(Nieuwland_Amersfoort)

Fra gli esempi Il Sonnenschiff di Friburgo o il Nieuwland in Amersfoort, in Olanda. La sperimentazione su larga scala, infatti, consente una migliore integrazione degli elementi sia fra di loro interconnessi sia in rapporto con il paesaggio naturale.

Per quanto riguarda i requisiti, già dal 1997 si stanno studiando criteri e sistemi per ottimizzare i rendimenti e creare una certa armonia e soddisfazione nei risultati, Grandi risultati si sono avuti dagli studi della International Energy Agency (IEA) nell'ambito del Power Systems Program, mediante le attività della Task 7 "PV in the built environment"2, studi che comportano anche un approfondimento sulle condizioni ambientali sempre in fase di evoluzione. Da qui anche alle condizioni stesse del sito scelto per il posizionamento di un agglomerato integrato, come, ad esempio, le condizioni orografiche, morfologiche, la presenza dei vari tipi di vegetazione.

Per quanto riguarda, invece, la geometria stessa dell'edificio, importante è la questione dell'ombra, che dev'essere minimizzata quanto piò possibile già in fase preliminare di progetto. La distribuzione degli spazi per il posizionamento dei pannelli deve tenere conto dell'orientamento generale dell'edificio, possibilmente situato in relazione al cambiamento dell'arco solare durante la giornata. Da questo, si evince un ulteriore parametro importante, ovvero l'effetto della temperatura, in quanto la conversione delle celle fotovoltaiche deve la sua efficienza anche all'angolatura perché la produzione decresce con l'aumento della temperatura. Le celle, durante il processo di conversione, non sono in grado di dissipare l'energia in eccesso, non essendo provviste di camere di ventilazione, e questo surplus di calore influisce sul comfort degli ambienti interni.

(Integrazione architettonica_Tegole fotovoltaiche)

Nel caso in cui il pannello stesso dovesse essere utilizzato come componente strutturale, deve essere in grado di garantire tenuta all'acqua, al vento e alla neve, isolamento termico e dall'umidità, resistenza al fuoco e una corretta protezione dall'eccesso di rumore.