fotovoltaici Ing. Luca Pessato Permasteelisa R&D Pordenone, 2 Dicembre 2003 A.T.I. Friuli Venezia Giulia

Transcript

1 Giornata di Studio: Le tecnologie solari come risposta agli impegni del protocollo di Kyoto Pordenone, 2 Dicembre 2003 A.T.I. Friuli Venezia Giulia Involucro edilizio e integrazione dei sistemi fotovoltaici PERMASTEELISA Group of Companies Ing. Luca Pessato Permasteelisa R&D PERMASTEELISA Research & Development

2 Contenuti Permasteelisa Group Involucri edilizi trasparenti e controllo della radiazione solare Blue Technology La ricerca applicata: Test Rooms SolarStructure : Fotovoltaico Dinamico Progetto Europeo BIPV-CIS Integrazione sinergica Involucro-Edificio-Impianti: il Building Management System

3 Permasteelisa Group Worldwide presence

4 Permasteelisa Group City Point, London Sheppard Robson Int. Ltd Hearst headquarters, New York Foster and Partner Canary Warf, London Ginger & Fred, Prague Frank O. Gehry TNO Library, Delft Mecanoo Architekten Soluzioni personalizzate

5 Permasteelisa Group Post Tower, Bonn Murphy/Jahn Time Sq. Tower, New York Skidmore, Owings & Merrill Taipei 101, Taipei C.Y. Lee & Partners Tour PB6, Paris Pei Cobb Freed & Partners DG Bank, Berlin Frank O. Gehry

6 Permasteelisa Group Progettazione e R&S Produzione Installazione

7 Consumo Energetico Mondiale Il consumo energetico è in costante incremento Proiezioni parlano di aumento del 59% percento nei prossimi 20 anni Energy Information Administration (EIA)/ U.S. Department of Energy Geothermal Education Office

8 Emissioni di carbonio Conseguenza dell incremento di consumo energetico è l aumento delle emissioni di diossidi di carbonio nell ambiente (10 9 tonnellate) Da 5.8 in 1999 A 7.8 in 2010 E 9.8 in Geothermal Education Office Energy Information Administration (EIA)/ U.S. Department of Energy.

9 Distribuzione dei consumi Distribuzione mondiale dei consumi energetici Transport 50% Edifici 25% Industria 25% Trasporti Le facciate degli edifici hanno la maggiore influenza nel consumo energetico Industry Building

10 Involucri edilizi trasparenti: Perché? Costo e durabilità Trend architettonico Trasparenza e possibilità di partecipare a ciò che accade all esterno dell edificio Apporto di luce naturale, comfort visivo per gli occupanti Integrazione Edificio-Ambiente Possibilità di modellare forme nuove European Parliament, Strasbourg Architecture Studio Europe

11 Considerazioni energetiche INVERNO: Dispersione di calore

12 Considerazioni energetiche ESTATE: Surriscaldamento ed Effetto Serra

13 Involucri a Singola pelle Soluzioni Convenzionali Vetri Vetrocamera, triplo vetro Rivestimenti Basso Emissivi, Selettivi Schermature solari Interne: Carichi termici elevati Esterne: Resistenza al vento, manutenzione, etc. Torre Agbar, Barcellona Jean Nouvelle

14 Involucri a doppia pelle Concetto di facciata a doppia pelle ESTATE: basso fattore solare Vetro è trasparente alla radiazione solare ad onde corte INVERNO: bassa trasmissione termica e potenziale recupero energetico sfruttando la radiazione solare

15 Recupero Energetico Recuperatore CTA (Batteria Calda) Levin Hall, U-Penn Philadelphia

16 Contesto progettuale Blue Technology Trasparenza (daylighting, interazione interno/esterno) Comfort degli occupanti (termico, visivo, acustico) Performance energetica (architettura sostenibile) Contenimento dei costi iniziali e di esercizio Valori aggiunti (immagine, maggiore produttività) Integrazione edificio-impianti Fisica: involucro edilizio / HVAC / BMS Fase iniziale del design: adeguato scambio informativo Linguaggio scientifico comune DG Bank, Berlin Frank O. Gehry

17 Blue Technology Schema di funzionamento Interactive Wall Active Wall

18 Active Wall Vetrocamera esterno Vetro singolo interno Schermature solari nella cavità Immissione dell aria dalla base della facciata Estrazione dalla sommità dell intercapedine mediante l impianto di condizionamento

19 Active Wall Moor House / London / Foster and Partners

20 Interactive Wall Vetro singolo esterno Vetrocamera interno Schermatura solare nell intercapedine Ventilazione forzata con microventilatori incorporati Estrazione dalla sommità dell intercapedine

21 Interactive Wall ST Microelectronics / Geneva / AM Architects

22 Facciata a ventilazione naturale Protezione con sistemi di schermatura Effetto camino Vento Protezione solare Ventilazione naturale Clima nordeuropeo Intercapedine a profondità maggiore

23 Facciata a ventilazione naturale European Parliament / Strasbourg / Architecture Studio Europe

24 Permasteelisa Test Rooms

25 Permasteelisa Test Rooms Parametri Misurati internamente Temperatura dell aria (9 punti) Temperature di facciata (3 altezze) Temperature nelle cavità (3 altezze) Umidità relativa Radiazione solare trasmessa Portata d aria in ingresso e uscita e relativa temperatura Portata acqua ingresso/uscita e relative temperature (risc./raffr.) Esternamente Irragiamento solare totale sulla verticale Irragiamento ad onda lunga sulla verticale Illuminamento sull orizzontale Temperature bulbo secco Umidità relativa Velocità del vento e direzione

26 Permasteelisa Test Rooms

27 Sistema di Monitoraggio-controllo metereological station luxmeter pyranometer temperature sensor

28 Monitoraggio consumi energetici

29 Sistema fotovoltaico integrato Nelle Test Rooms sono presenti anche sistemi fotovoltaici integrati in facciata. Test Room 03 Test Room 09 Fotovoltaico integrato nei frangisole Fotovoltaico integrato nella zona marcapiano

30 Consumi energetici Andamento della radiazione solare giornaliera e dei consumi energetici di un edificio commerciale/direzionale Source: Schott Solar

31 Moduli Fotovoltaici Vantaggi Nessuna emissione Minima manutenzione Totalmente modulare Installabile ovunque Svantaggi Costi elevati Elevata area occupata Produzione discontinua di energia

32 Tipi di moduli Fotovoltaici Tipo Efficienza per modulo Monocrystalline silicon [mono (%) c-si] Multicristalline silicon [multi c Si] Amorphous silicon [a-si] 5-7 Cadmium telluride [CdTe] CIS a-si/μ-si 10 Plastic Support Source: International Energy Agency (IEA) Photovoltaic Power Systems Programme

33 Sistemi di integrazione In facciata continua In facciata ventilata (Rainscreen) In schermi o louvres esterne In tetti o Skylight

34 Attività di ricerca sul PV EU-supported project BIPV-CIS: Improved Building Integration of PV by using Thin Film Modules in CIS Technology (2003) EU Partners: Centrum for sun energy research (D), Ove Arup (UK), Permasteelisa (I), Institute for environment and Sustainability (EC-I), Solar Energy (D), Saint Gobain (F), Shell solar (D), Swiss sustainable systems (CH), Technical university of Dresden (D), Tyco electronics (UK), Politechnica Warszawska (Pl), Wuertz solar (D), Politechnica Wraclawska (Pl) Scopo del progetto: Incrementare l utilizzo dei pannelli fotovoltaici integrati nell edificio adeguandoli alle moderne tendenze Architettoniche Integrazione della tecnologia fotovoltaica CIS nei vetrocamera

35 Attività di ricerca sul PV Esempio di applicazione di pannelli fotovoltaici prodotti con tecnologia CIS

36 Attività di ricerca sul PV SolarStructure Pannello fotovoltaico dinamico ottenuto mediante integrazione di sensori ad alto rendimento,sistema di lenti che inseguono la posizione del sole per avere sempre il massimo irraggiamento.

37 Attività di ricerca sul PV Solar Structure Ltd

38 Attività di ricerca sul PV Vantaggi: Maggiore efficienza di esposizione Riduzione del surriscaldamento interno Riduzione dell effetto di abbagliamento Solar Structure Ltd

39 Attività di ricerca Integrazione sinergica Involucro-Edificio-Impianti: il Building Management System Con il BMS è possibile controllare: - Impianti - Riscaldamento - Raffrescamento - Ventilazione - Fotovoltaico - Illuminazione - Funzionamento della facciata - Ventilatori - Tende (Guadagno solare, abbagliamento) - Apribili motorizzati SYSTEM INTEGRATOR Con il BMS è possibile : - Monitorare i consumi energetici; - Effettuare la manutenzione programmata - Diminuire i costi di intervento manutentivo - Identificare anomalie e malfunzionamenti

40 CONCLUSIONI Permasteelisa sta investendo risorse nel fotovoltaico: Acquisizione del know-how ed integrazione del fotovoltaico nell involucro edilizio Ricerca e Innovazione (Fotovoltaico Dinamico e BMS) Il mercato degli edifici Commerciali- Direzionali non richiede ancora queste tecnologie (nonostante incentivi statali come D.M. 28 Luglio 2005)

41 Progetti Torre de Cristal Madrid 350 m 2 Tetto Fotovoltaico

42 Progetti ST Microelectronics Ginevra 4000m² di tetto Fotovoltaico

43 permasteelisa.com

44 Grazie per la vostra attenzione