Fotovoltaico: nuove leggi, nuove sfide.
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- Jacopo Cappelli
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1 Fotovoltaico: nuove leggi, nuove sfide. Bolzano 1 luglio 2011 Integrazione architettonica degli impianti fotovoltaici Ing. Errica Bianconi RENER srl
2 Il Programma Photovoltaic Power Systems dell Agenzia Internazionale per l Energia (IEA) nel task 7 definisce il concetto di BIPV B U I L D I N G LA DUPLICE FUNZIONE DEL FOTOVOLTAICO I N T E G R A T E D P H O T O V O L T A I C S
3 LA DUPLICE FUNZIONE DEL FOTOVOLTAICO Oltre alla funzione di produrre elettricità il modulo fotovoltaico diventa elemento di costruzione e rispetta i criteri d integrazione definiti dall Agenzia Internazionale per l Energia (IEA) 1. Integrazione naturale 2. Architettura piacevole nel contesto dell edificio 3. Buona composizione di colori e materiali 4. Aspetto visivo in armonia con l edificio Esclusi quindi gli impianti indipendenti dall edificio, quali moduli montati su supporti appoggiati o fissati ai tetti o altre parti di edificio atte esclusivamente alla produzione di elettricità.
4 CRITERI ENERGETICI L Impianto PV deve naturalmente soddisfare i criteri di redditività ed efficienza di produzione energetica ATTENZIONE A: 1. Posizionamento ed orientamento moduli 2. Possibili ombreggiamenti
5 CRITERI ENERGETICI Percentuali di perdita di 1 redditività secondo orientamento ed inclinazione della superficie PV L ombreggiamento parziale può provocare una 2 riduzione della potenza erogata, non proporzionale alla porzione di superficie in ombra, ma molto superiore
6 LA DUPLICE FUNZIONE DEL FOTOVOLTAICO L'ASSOCIAZIONE DELL'INDUSTRIA FOTOVOLTAICA EUROPEA (EPIA) HA CALCOLATO CHE: IL 40% DI TUTTI I TETTI E IL 15% DELLE FACCIATE DEGLI EDIFICI PRESENTI NEI 27 STATI MEMBRI DELL'UE SONO TECNICAMENTE IDONEI PER OSPITARE LE INSTALLAZIONI FOTOVOLTAICHE. POTENZIALE DI OLTRE 1500 GW DI POTENZA E UNA PRODUZIONE ANNUALE DI CIRCA TWH, PARI AL 40% DELLA DOMANDA TOTALE DI ELETTRICITÀ ENTRO IL 2020.
7 INCENTIVAZIONE PREVISTA Per quanto stabilito nel titolo III del DM 5 maggio 2011 (Impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative), gli impianti fotovoltaici che utilizzano moduli e componenti speciali sviluppati specificatamente per integrarsi e sostituire elementi architettonici degli edifici hanno diritto a una tariffa incentivante articolata secondo i valori indicati nella seguente tabella. Potenza Tariffa base [c /kwh] Anno 2011 da 1 a 20 kw da 20 a 200 kw oltre 200 kw da 1 a 20 kw da 1 a 20 kw 41,80 I semestre 2012 da 20 a 200 kw 38,00 oltre 200 kw 41,80 I semestre 2012 da 20 a 200 kw 38,00 oltre 200 kw 42,70 38,80 35,90 35,20 35,20
8 REQUISITI TECNICI RICHIESTI Il decreto dice che per rientrare nella categoria di cui al titolo III i moduli e i componenti dovranno avere, almeno, tutte le seguenti caratteristiche: 1. Moduli e componenti sviluppati specificatamente per integrarsi e sostituire elementi architettonici di edifici quali: - coperture degli edifici, - superfici opache verticali, - superfici trasparenti o semitrasparenti sulle coperture, - superfici apribili e assimilabili quali porte, finestre e vetrine anche se non apribili comprensive degli infissi. 2. Moduli e componenti che abbiano significative innovazioni di carattere tecnologico. 3. Moduli progettati e realizzati industrialmente per svolgere, oltre alla produzione di energia elettrica, funzioni architettoniche fondamentali quali: - protezione o regolazione termica dell edificio. Ovvero il componente deve garantire il mantenimento dei livelli di fabbisogno energetico dell edificio ed essere caratterizzato da trasmittanza termica comparabile con quella del componente architettonico sostituito, - garantire tenuta all acqua e conseguente impermeabilizzazione della struttura edilizia sottesa, - garantire tenuta meccanica comparabile con l elemento edilizio sostituito.
9 ALCUNE DEFINIZIONI Significative innovazioni di carattere tecnologico Insieme degli aspetti progettuali e realizzativi finalizzati all integrazione del fotovoltaico in architettura. Moduli e componenti sviluppati specificatamente per integrarsi e sostituire elementi architettonici di edifici Moduli fotovoltaici e relative tecnologie di installazione in maniera tale che questi si inseriscano completamente nell organismo edilizio, svolgendo anche alcune o tutte le funzioni riferibili ad elementi e subsistemi d involcuro convenzionali. L insieme dei moduli fotovoltaici, delle relative strutture d interfaccia e dei subcomponenti funzionali aggiuntivi associati deve sostituire elementi tradizionali dell edificio, assicurando la chiusura e la copertura dello stesso. La completa integrazione architettonica del fotovoltaico è tale se, dopo l installazione, lo smontaggio dei soli moduli fotovoltaici non può avvenire senza compromettere la completa funzionalità dell involucro, comportare inaccettabili alterazioni estetiche o rendere la costruzione non idonea all uso.
10 ALCUNE DEFINIZIONI Strutture d interfaccia Sistemi tecnologici e meccanici necessari all installazione dei moduli finalizzata alla completa integrazione architettonica. A titolo esemplificativo, appartengono alla categoria delle strutture d interfaccia: -elementi di fissaggio, -connessioni,, -raccordi con le superfici limitrofe. Subcomponenti funzionali aggiuntivi Elementi tecnologici compresi nel componente speciale necessari a garantire, in collaborazione con i moduli fotovoltaici, le prestazioni richieste alla completa integrazione: -isolanti termici, -giunti di impermeabilizzazione, -sistemi di fissaggio.
11 TIPOLOGIE INCENTIVATE MODULI SPECIALI 1. Coperture: a. Tegole, b. Coperture coibentate, c. Coperture metalliche, d. Guaine impermeabilizzanti. 2. Superfici opache verticali a) Moduli speciali per facciate 3. Coperture trasparenti o semitrasparenti: a) Vetri per coperture 4. Porte, finestre, facciate trasparenti a) Vetri per facciate e finestre COMPONENTI SPECIALI 1. Coperture degli edifici 2. Superfici verticali opache e trasparenti MODALITA DI INSTALLAZIONE 1. Sostituzione di componenti architettonici degli edifici 2. Rivestimento di parti dell edificio 3. Inserimento armonioso nel disegno architettonico dell edificio
12 MODULI SPECIALI 1. Coperture a) Tegole Tegole e coppi di tipo convenzionale di materiali ceramici, laterizio, ardesia o altro, possono essere sostituiti da speciali tegole fotovoltaiche per assolvere la stessa funzione di impermeabilizzazione del tetto. Queste tegole possono ricoprire la totale o parziale superficie della copertura purché il risultato dell integrazione risulti omogeneo. Tegola speciale fotovoltaica in laterizio o materiale ceramico Fonte: GSE Modulo fotovoltaico speciale per copertura a tegole piane Fonte: GSE
13 MODULI SPECIALI 1. Coperture b) Coperture coibentate Lo strato coibentante di una copertura piana o inclinata può essere sostituito da speciali moduli fotovoltaici la cui superficie attiva è parte integrante di un sandwich dotato di uno strato di isolamento termico. Questo sistema deve essere in grado di garantire la stessa performance energetica di un manto coibentante convenzionale, ma deve essere certificato come modulo fotovoltaico. Modulo fotovoltaico speciale consistente in strato metallico e pannello di coibentazione termica Fonte: GSE
14 MODULI SPECIALI 1. Coperture c) Coperture metalliche Lo strato coibentante di una copertura piana o inclinata può essere sostituito da speciali moduli fotovoltaici la cui superficie attiva è parte integrante di un sandwich dotato di uno strato di isolamento termico. Questo sistema deve essere in grado di garantire la stessa performance energetica di un manto coibentante convenzionale, ma deve essere certificato come modulo fotovoltaico. Modulo fotovoltaico speciale consistente in strato metallico e pannello di coibentazione termica Fonte: GSE
15 MODULI SPECIALI 1. Coperture d) Guaine impermeabilizzanti Il tradizionale strato di guaina impermeabilizzante di una copertura piana o inclinata può essere sostituito da uno speciale modulo fotovoltaico la cui superficie attiva sia stata industrialmente laminata sulla guaina. A tale proposito, questo speciale tipo di guaina deve essere certificato come modulo fotovoltaico. Modulo fotovoltaico speciale consistente in strato metallico e pannello di coibentazione termica Fonte: GSE
16 MODULI SPECIALI 2. Superfici opache verticali a) Moduli speciali per facciate I moduli fotovoltaici sostituiscono il materiale di rivestimento della facciata, diventandone parte integrante. Nel solo caso di realizzazione di superfici verticali esterne ventilate, è ammesso che le funzioni sopracitate possano essere garantite dall'integrazione del modulo (anche standard) ai componenti dell'involucro edilizio di cui fa parte. In questo caso diventa fondamentale il che la soluzione interessi l'intera parete dell'involucro edilizio. Modulo fotovoltaico per facciata ceramica ventilata Fonte: GSE
17 MODULI SPECIALI 3. Coperture trasparenti o semi a) Vetri per coperture I moduli fotovoltaici trasparenti o semitrasparenti, eventualmente inseriti in sistemi a vetrocamera, sostituiscono superfici trasparenti (vetro, materiali plastici, policarbonati, ecc.). Si può trattare di moduli in cui le celle fotovoltaiche sono distanziate tra di loro e contenute tra due lastre trasparenti, lasciando filtrare la luce, oppure realizzati con la tecnologia del film sottile, con la pellicola fotovoltaica opportunamente trattata per permettere la trasparenza richiesta. Moduli semitrasparenti a celle distanziate in copertura trasparente inclinata Fonte: GSE Modulo fotovoltaico in film sottile per superfici semitrasparenti delle coperture Fonte: GSE
18 MODULI SPECIALI 4. Porte, finestre, facciate trasparenti a) Vetri per facciate e finestre I moduli fotovoltaici si integrano negli infissi, sostituendone le normali specchiature. Si può trattare di moduli semitrasparenti oppure opachi, purchè non venga pregiudicata la funzionalità del componente convenzionale integrato. Il sistema fotovoltaico costituito dal componente speciale assolve le funzioni di impermeabilizzazione e tenuta meccanica Fonte: GSE
19 TIPOLOGIE INCENTIVATE MODULI SPECIALI 1. Coperture: a. Tegole, b. Coperture coibentate, c. Coperture metalliche, d. Guaine impermeabilizzanti. 2. Superfici opache verticali a) Moduli speciali per facciate 3. Coperture trasparenti o semitrasparenti: a) Vetri per coperture 4. Porte, finestre, facciate trasparenti a) Vetri per facciate e finestre COMPONENTI SPECIALI 1. Coperture degli edifici 2. Superfici verticali opache e trasparenti MODALITA DI INSTALLAZIONE 1. Sostituzione di componenti architettonici degli edifici 2. Rivestimento di parti dell edificio 3. Inserimento armonioso nel disegno architettonico dell edificio
20 COMPONENTI SPECIALI 1. Coperture degli edifici Il pacchetto tecnologico composto da modulo fotovoltaico, strutture d interfaccia, eventuali subcomponenti funzionali aggiuntivi sostituisce il manto di copertura del tetto dell edificio, diventando parte integrante della copertura piana o inclinata. Dal punto di vista estetico, il sistema fotovoltaico armoniosamente nel disegno architettonico dell edificio. si deve inserire Dal punto di vista energetico funzionale, la superficie fotovoltaica deve garantire: mantenimento dei livelli di fabbisogno energetico dell edificio ed essere caratterizzato da trasmittanza termica comparabile con quella del componente architettonico sostituito; tenuta all acqua e conseguente impermeabilizzazione della struttura edilizia sottesa; tenuta meccanica comparabile con quella dell elemento edilizio sostituito.
21 COMPONENTI SPECIALI 1. Coperture degli edifici Il sistema fotovoltaico costituito dal componente speciale assolve le funzioni caratteristiche dei manti di copertura (isolamento termico, impermeabilizzazione e tenuta meccanica) Fonte: GSE
22 COMPONENTI SPECIALI 2. Superfici verticali opache e trasparenti Il pacchetto tecnologico composto da modulo fotovoltaico standard, strutture d interfaccia, eventuali subcomponenti funzionali aggiuntivi sostituisce il rivestimento esterno della facciata, diventandone integrante. parte Dal punto di vista estetico, il sistema fotovoltaico si deve inserire armoniosamente nel disegno architettonico dell edificio. Dal punto di vista energetico funzionale, la superficie fotovoltaica deve garantire: tenuta all'acqua e la conseguente impermeabilizzazione della struttura edilizia sottesa; tenuta meccanica comparabile con quella dell elemento edilizio sostituito; non compromettere la resistenza termica dell involucro durante il periodo invernale, né aumentare il carico termico estivo.
23 COMPONENTI SPECIALI 2. Superfici verticali opache e trasparenti Il sistema fotovoltaico costituito dal componente speciale assolve le funzioni caratteristiche delle facciate (isolamento termico, impermeabilizzazione e tenuta meccanica)fonte: GSE
24 TIPOLOGIE INCENTIVATE MODULI SPECIALI 1. Coperture: a. Tegole, b. Coperture coibentate, c. Coperture metalliche, d. Guaine impermeabilizzanti. 2. Superfici opache verticali a) Moduli speciali per facciate 3. Coperture trasparenti o semitrasparenti: a) Vetri per coperture 4. Porte, finestre, facciate trasparenti a) Vetri per facciate e finestre COMPONENTI SPECIALI 1. Coperture degli edifici 2. Superfici verticali opache e trasparenti MODALITA DI INSTALLAZIONE 1. Sostituzione di componenti architettonici degli edifici 2. Rivestimento di parti dell edificio 3. Inserimento armonioso nel disegno architettonico dell edificio
25 MODALITA DI INSTALLAZIONE 1. Sostituzione di componenti architettonici degli edifici Il sistema fotovoltaico assume il ruolo di componente architettonico dell edificio se viene installato sostituendo parzialmente o integralmente parti dell edificio altrimenti realizzate con materiali convenzionali e tali che, in caso di loro rimozione, l involucro edilizio ospitante ne risulti compromesso sotto l aspetto funzionale. Vetrate: Superfici dell edificio destinate a offrire illuminazione e trasparenza a volumi e porzioni abitabili dell edificio di qualsiasi destinazione d uso, fatta eccezione per le serre. Le vetrate fotovoltaiche possono sostituire superfici, sia totali che parziali, verticali, inclinate o orizzontali dell involucro edilizio. Lucernai e abbaini: Porzioni trasparenti dell involucro dell edificio, poste in copertura per offrire illuminazione ai volumi sottostanti. Cornicioni: Elementi funzionali o decorativi, caratterizzanti il prospetto dell edificio e costituenti il dettaglio di attacco tra la copertura e la facciata. Marcapiani: Elementi funzionali o decorativi orizzontali, caratterizzanti le facciate dell edificio, utilizzati per sottolineare l altezza di interpiano.
26 MODALITA DI INSTALLAZIONE 1. Sostituzione di componenti architettonici degli edifici Vetrate Lucernai e abbaini Cornicioni Marcapiani
27 MODALITA DI INSTALLAZIONE 2. Rivestimento di parti dell edificio I moduli e i componenti speciali svolgono una funzione di rivestimento di parti dell edificio, altrimenti svolta da componenti edilizi non finalizzati alla produzione di energia elettrica. La rimozione di tali moduli speciali o componenti speciali fotovoltaici comprometterebbe la perfetta funzionalità di questa parte dell involucro. Copertura a falde La superficie fotovoltaica sostituisce lo strato superiore della copertura inclinata, convenzionalmente destinato all impermeabilizzazione e alla protezione dalle intemperie, per produrre anche energia elettrica dal sole. Coperture piane La superficie fotovoltaica sostituisce lo strato superiore della copertura orizzontale, sia essa praticabile o non, e comunque convenzionalmente destinata all impermeabilizzazione e alla protezione dalle intemperie per produrre anche energia elettrica dal sole.
28 MODALITA DI INSTALLAZIONE 2. Rivestimento di parti dell edificio Facciate verticali La superficie fotovoltaica sostituisce lo strato esterno della superficie verticale dell involucro edilizio, convenzionalmente destinata all impermeabilizzazione e alla protezione dalle intemperie per produrre anche energia elettrica dal sole. Facciate inclinate La superficie fotovoltaica sostituisce lo strato esterno della superficie inclinata dell involucro edilizio, convenzionalmente destinata all impermeabilizzazione e alla protezione dalle intemperie per produrre anche energia elettrica dal sole. Superfici continue La superficie fotovoltaica sostituisce lo strato esterno di due o più superfici contigue dell involucro edilizio (es. facciata e copertura, due facciate adiacenti, ecc.), convenzionalmente destinata all impermeabilizzazione e alla protezione dalle intemperie per produrre anche energia elettrica dal sole.
29 MODALITA DI INSTALLAZIONE 2. Rivestimento di parti dell edificio Copertura a falde Coperture piane Facciate verticali Facciate inclinate Superfici continue
30 MODALITA DI INSTALLAZIONE 3. Inserimento armonioso nel disegno architettonico dell edificio Per quanto concerne la completa integrazione architettonica degli impianti fotovoltaici, si deve privilegiare un inserimento armonioso e omogeneo dei moduli e dei relativi componenti di montaggio nella configurazione complessiva dell edificio. Tale requisito si considera soddisfatto se non si verificano evidenti contrasti in termini di forma, colori e proporzioni tra le parti fotovoltaiche e le parti convenzionali dell involucro interessato. In definitiva: l impianto fotovoltaico non deve in alcun modo risultare aggiunto o posticcio rispetto all edificio su cui sorge e deve anzi risultare pienamente contestualizzato rispetto ad esso. Non si devono inoltre verificare interferenze significative, in termini di ostruzione alla radiazione solare, tra volumi, sporgenze e dotazioni aggiuntive dell edificio (come ad esempio camini e antenne) e i moduli fotovoltaici.
31 MODULI PER INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA Tegole fotovoltaiche Aldo Voltaik - Helvetic Energy C21e Solar Electric Roof Tile - Solarcentury Giellenergy Tile - Gielleplast Indax Schott Solar Just roof - Suntech-Sunergic MV3 - Mecosun Panotron - Panotron QuickStep solar PV - Rheinzink RTL-CDW - System Photonics SHR-17 - United Solar Ovonic Europe Solardachstein - SED ProduktionsgesmbH STL-BA2 - System Photonics Sunny tile - Star Unity Sunroof SPR - Roto Sunroof Swisstile - Société d'energie Solaire SES Tuile photovoltaïque - Imerys Würth GeneCIS - Würth Solar Techtile - Rem /
32 MODULI PER INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA Elementi fotovoltaici applicati su pannelli metallici Brollo Solar - Marcegaglia building Unimetal PV modules - Unimetal PV Kalzip AluplusSolar - Büro Dach & Wand Sistema Riverclack Fotovoltaico - Iscom spa
33 MODULI PER INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA Coperture impermeabili fotovoltaiche per tetti piani Derbisolar - Derbigum Energies Evalon Solar - Alwitra FLX-MO - VHF-Technologies General Solar PV - General membrane Solardach - Sika Sarnafil
34 MODULI PER INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA Elementi fotovoltaici semi-trasparenti e trasparenti EnergyGlass BIPV Module - EnergyGlass Optisol Modules - Scheuten Solar Peakin - Abakus solar PowerGlaz - Romag Sapa Solar - Sapa Building System Vidursolar glass-glass - Vidursolar VSG - insulating glass modules Ertex Solar YE6140M Glass-Glass- Yohkon energia ASI glas - Schott Solar See-Through PV module - Kaneka
35 MODULI PER INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA Facciate fotovoltaiche opache GeneCIS - Würth Solar M125-32/P GEG LK - Solarwatt PowerGlaz - Romag Sapa Solar - Sapa Building System Schüco-Prosol - Schüco-Jansen Solar Facades - Solarcentury VSG modules - Ertex Solar
36 TERZO C.E. : TIPOLOGIE DI IMPIANTI IN ESERCIZIO N DI IMPIANTI IN ESERCIZIO AL 31 MAGGIO 2011 (FONTE: GSE) POTENZA IMPIANTI IN ESERCIZIO AL 31 MAGGIO 2011 (FONTE: GSE)
37 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Macherio, Milano
38 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Reggio Emilia
39 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Fiera di Primiero, Trento
40 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Sede Comune di San Severo - Foggia
41 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Altra sede Regione Lombardia
42 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV SPA Hotel Riva del Sole, Grosseto
43 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Casa per la Salute - Storo, Trento
44 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Stadio Bentegodi, Verona
45 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Ospedale Meyer (Firenze)
46 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Edificio residenziale, Bennau (Svizzera)
47 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Accademia Mont-Cenis, Herne (Danimarca)
48 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Novartis Gehry Building, Basilea (Svizzera)
49 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Optic Technicum, St. Asaph (Gran Bretagna)
50 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Centro comunitario, Ludesh (Austria)
51 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Centro BPSolar, Beglan Bay (Gran Bretagna)
52 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Stazione Lehrter (Berlino)
53 ALCUNI ESEMPI DI REALIZZAZIONI CON CRITERI BIPV Sede Schott Solar (Barcellona)
54 CONCLUSIONI Valore architettonico Rendimento economico 0 0 BIPV = GIUSTO EQUILIBRIO tra Valore Architettonico e Rendimento Economico
55 CONCLUSIONI Un integrazione architettonicamente riuscita da un punto di vista estetico offre all edificio maggiore visibilità in termini sociali e di conseguenza economici e promuove lo sviluppo delle fonti rinnovabili. Per un costruttore la presenza di un sistema BIPV rende maggiormente appetibile l'unità da vendere, il costo maggiore di costruzione è percentualmente irrilevante sul costo finale al mq dell'intera unità.
56 GRAZIE DELL ATTENZIONE
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