Impianti fotovoltaici e Building Integrated Photovoltaics (BIPV)
L’utilizzo di apparecchi elettronici (pompa di calore, elettrodomestici, …) può essere coperta in parte, o in toto, da un sistema fotovoltaico integrato nell’edificio.
Un campo fotovoltaico consiste in un insieme di moduli fotovoltaici connessi elettricamente che costituiscono da generatore dell’impianto.
Tra i sistemi fotovoltaici quelli BIPV (fotovoltaici integrati nell’edificio) sono i migliori che sfruttano parte della radiazione solare e convertirlo in elettricità dopo averla inviata agli inverter.
L’integrazione tra i sistemi BIPV e i cappotti esterni deve essere progettata senza che alcun componente perda in prestazioni energetiche ed acustiche.
Per avviare la problematica del costo dell’impianto, la sostituzione di parti dell’involucro con pannelli solari è la soluzione più efficiente.
L’integrazione può essere di due tipologie:
- In facciata (chiusura opaca o trasparente, elementi accessori)
- In copertura (coperture piane o a falde)
Altre tipologie, non rientranti nei sistemi BIPV, convengono essere utilizzate come elementi di arredo urbano.
Le tipologie di celle utilizzate sono molteplici, tra cui:
- Silicio monocristallino
- Silicio policristallino
Un’ulteriore tecnologia in rapido sviluppo è quella del fotovoltaico organico e ibrido. Questo sistema non richiede la luce diretta del sole per il funzionamento ottimale.
Il vantaggio di materiali organici o ibridi sta nel basso costo e nella sua installazione su ampie superfici in soluzione liquida, come un inchiostro o una pasta. Di conseguenza è possibile produrli con metodi tipici dell’industria della stampa, riducendo il costo del materiale e del processo produttivo, con un consumo energetico contenuto per la produzione dei moduli.
Il rendimento energetico del sistema fotovoltaico dipende anche dalla sua dislocazione geografica. Nel territorio italiano hanno una resa ottimale se ottimizzati in tetti a falde orientati verso sud e con un’inclinazione non superiore a 10°. Hanno un rendimento del 90% se installati orizzontalmente in copertura. Se montati in facciata può scendere fino al 70% se rivolti al sud e al 50% ad est o ovest.
La varietà di soluzione BIPV permette di integrare le facciate con alternative economiche ed estetiche ai tradizionali materiali di rivestimento.
Sono presenti più possibilità e applicazioni in sistemi di rivestimento, dove il modulo va a sostituire un elemento di rivestimento opaco. Gli elementi sono posti in sottostrutture di tipo metallico, come avviene per le facciate ventilate. I moduli sono facilmente smontabili per una eventuale manutenzione o sostituzione.
Nel caso si debbano integrare in chiusure verticali trasparenti, i sistemi fotovoltaici vengono inseriti all’interno di particolari tipologie di vetro; i cablaggi elettrici saranno inseriti in profili di metallo di supporto alla facciata.
I vetri fotovoltaici possono essere impiegati in coperture trasparenti o in sistemi frangisole fissi o mobili. Quest’ultimi hanno il compito di ombreggiare o schermare le superfici trasparenti durante la stagione estiva. La radiazione solare diretta capta la massima quantità di energia solare disponibile per la produzione di energia elettrica.
I moduli fotovoltaici possono essere installati su parapetti e balaustre, garantendo tutte le caratteristiche di sicurezza.
Le principali problematiche a questa tipologia di fotovoltaico sono legate dalla difficoltà di integrazione all’involucro, al mantenimento, alla tenuta agli agenti atmosferici e alla loro manutenzione ordinaria (come la pulizia periodica). Questa ultima difficoltà è stata risolta includendo nei progetti sistemi che rendano più agevole e rapido l’accesso a tutte le superfici dell’involucro, come l’utilizzo di piattaforme sospese, di scale, di passarelle mobili e sistemi per gli operatori in fune (vantaggiosi per edifici con geometrie complesse).