Caratteristiche termiche ed energetiche di sistemi vetrati con fotovoltaico integrato

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1 Diversi tipi di integrazione Tetti inclinati, tetti piani, pensiline, parapetti, vetrate, lucernai, schermi, facciate, pareti. Caratteristiche termiche ed energetiche di sistemi vetrati con fotovoltaico integrato F.Peron P.Ruggeri Università IUAV di Venezia Laboratorio Fisica Tecnica Ambientale Sistemi vetrati funzioni tradizionali garantire il passaggio della luce garantire il contatto con l ambiente esterno garantire il passaggio di radiazione solare limitare le dispersioni energetiche BiPV - Building Integrated Photovoltaic Sistemi integrati di moduli fotovoltaici nell involucro dell edificio: Solar Window Elementi semitrasparenti: Celle standard con spazi tra celle o uso di celle semi trasparenti prospettive future: generare energia integrarsi maggiormente nella costruzione Elementi trasparenti: Moduli in silicio amorfo, trasparenza omogeneo 3 4

2 Efficienza dei Moduli fotovoltaici BiPV - Building Integrated Photovoltaic Sistemi integrati di moduli fotovoltaici nell involucro dell edificio: Solar Window L efficienza energetica dipende dal tipo di sistema integrato: silicio mono-policristallino: Wp/m 2 soluzione ideale dove l orientamento e. l inclinazione possono essere liberamente definiti Cis/Cigs: Wp/m 2 materiale adatto per BIPV grazie alla sua. natura versatile e disponibilità in diverse gamme di colori Wp/m 2 α-si silicio amorfo: soluzione ideale in condizione di irradiazione solare diffusa. È termicamente stabile ed esteticamente molto attraente 5 6 Linee essenziali della ricerca Verificare le caratteristiche prestazionali di sistemi vetrati produttori di energia elettrica e valutarne il possibile diffusione nelle applicazioni. La ricerca è stata condotta analizzando prestazioni termiche e prestazioni energetiche, determinando U g e g per via sperimentale e numerica. Lo studio è stato condotto in collaborazione con Stazione Sperimentale del Vetro di Murano Venezia, ENEA IRE Casaccia Roma, ISE Fraunhofer Freiburg, nell ambito dell Accordo di Programma MSE- ENEA sulla Ricerca di Sistema Elettrico. I campioni caratterizzati 7

3 I campioni caratterizzati Caratterizzazione spettrofotometrica Node τ sol [-] ρ sol [-] ε [-] thickness [mm] Extraclear glass Photovoltaic cell Clear glass Air Low-e clear glass Tipo: silicio policristallino Dimensioni: 56 mm x 56 mm Potenza picco: 4.3 W 60% copertura della superficie Clear Glass Caratterizzazione spettrofotometrica Caratterizzazione spettrofotometrica Fattore di trasmissione spettrale [ ] Lunghezza d'onda [nm] Extrachiaro Chiaro Cella PV Low E Fattore di riflessione spettrale [ ] Lunghezza d'onda [nm] Extrachiaro Chiaro Cella Pv Low E lato Low E lato 2

4 UNI EN 673 calcolo trasmittanza Sistema vetrato termica, U, UNI EN 674 Misura trasmittanza termica, U, Conduzione Convezione Radiazione Conduzione Irraggiament o Conduzione ΔT ΔT2 piastra fredda campione piastra calda campione 2 piastra fredda U g R tot + + α e ht α i h t N h + h r g + M dj λ j Irraggiamento Convezione Irraggiamento stratificato 5,6 W/m 2 K doppia,85 W/m 2 K Valutazione della conduttanza termica misurando energia immessa e differenza di temperatura Dispersioni laterali controllate mediante termopile tra area di misura e area di guardia C q& A ΔT UNI EN 674 Misura trasmittanza termica, U, UNI EN 674 Misura trasmittanza termica, U, Piastra Fredda Campione Piastra Calda Doppia piastra con anello di guardia Università IUAV di Venezia stratificato 5,4 W/m 2 K vetrata isolante,7 W/m 2 K

5 Misura guadagno solare g con calorimetro Risultati sample ID PV load condition indoor glass surface temperature g Laminated Open circuit 42 C 0.45 ± 0.04 Laminated MPP tracking 39 C 0.43 ± 0.04 Double glazing Open circuit 3 C 0.28 ± 0.03 Double glazing MPP tracking 30 C 0.27 ± 0.03 Modello numerico dei sistemi vetrati Modello numerico dei sistemi vetrati

6 Risultati sample ID PV load condition Experimental g Numerical g Laminated Open circuit 0.45 ± Laminated MPP tracking 0.43 ± Double glazing Open circuit 0.28 ± Double glazing MPP tracking 0.27 ± Conclusioni Buona corrispondenza generale tra valori calcolati e valori misurati Alcune differenze su campioni specifici Misure su campioni di tipologia diversa Misure con doppia camera con anello di guardia Sviluppo di una metodologia per inserimento di sistemi di questo tipo in bilancio energetico edificio Grazie per l attenzione Domande o chiarimenti??? credits contatti Tommaso Savian - UNION GLASS srl Michele Zinzi - ENEA Tillman Kuhn e Ulrich Amann - Fraunhofer ISE Antonio Daneo - Stazione Sperimentale Vetro Franco Bressan AGAN Ugo Mazzali Università IUAV di Venezia Fabio Peron (fperon@iuav.it) Università IUAV di Venezia Unità di ricerca Innovazione e Costruzione efficiente Laboratorio di Fisica Tecnica Ambientale