NUOVA COPERTURA DELL EDIFICIO BARATTA Per individuare una soluzione alla copertura in eternit dell edificio in data 4 febbraio 2009 abbiamo potuto partecipare alla fiera made expo di Milano sull architettura design edilizia. Il nostro scopo principale era quello di acquisire nozioni sulle diverse tipologie di copertura proponibili per l edificio Baratta in sostituzione dell eternit.in particolare eravamo interessati ad una copertura integrata con pannelli solari per la produzione di energia elettrica. Il padiglione 9 della fiera era dedicato alle aziende che proponevano le diverse tipologie di copertura e noi siamo stati attirati dalle proposte delle seguenti ditte: MARCEGAGLIA- Milano: propone il pannello fotovoltaico Brollo Solar in film sottile completamente integrato costituito da celle in silicio amorfo della UNI-SOLAR che sono costituite in realtà da tre celle sovrapposte ognuna delle quali ha caratteristiche di assorbimento alla radiazione solare leggermente diverse tali da allargare lo spettro radiativo agli estremi, cioè sia verso l ultravioletto che verso l infrarosso, con aumento del rendimento anche a bassi livelli di irraggiamento. CENTROMETAL- Marene (CN): propone, oltre a lastre grecate con film sottile di silicio amorfo incollato, impianti fotovoltaici costituiti da pannelli di silicio amorfo da applicare su coperture di lastre grecate già presenti sul tetto. Il vantaggio di questo impianto è la possibilità dell applicazione del fotovoltaico, in un secondo tempo rispetto al rifacimento della copertura e la possibilità della sostituzione dei pannelli, quando avranno esaurito la loro funzione, senza intaccare la copertura stessa. L azienda ha studiato il sistema PV Solar System e propone tre soluzioni applicative: DRYTEC 630 SOLAR THIN e SILMA SOLAR con applicazione dei pannelli e DRYTEC 550 SOLAR FLEX con film sottile.
Visto quanto emerso dalla visita in fiera, per la sostituzione della copertura in eternit presente sull edificio scolastico, si può ipotizzare un tetto fotovoltaico integrato con lo scopo di coprire il fabbisogno di energia elettrica dell istituto. Tale soluzione prevede la diretta applicazione in fabbrica dei pannelli fotovoltaici di silicio amorfo in film sottile sull estradosso della copertura nella parte piana delle lastre grecate. In questo modo il modulo fotovoltaico l elemento grecato rappresentano la copertura dell edificio in grado di non alterare le forme architettoniche e di assolvere alle esigenze di sfruttamento dell energia solare. Il pannello e la lamiera recata fotovoltaica costituiscono un sistema che viene denominato totalmente integrato dalla legislazione vigente usufruendo così della massima incentivazione sulla produzione di energia elettrica Un impianto fotovoltaico è composto essenzialmente da: moduli o pannelli fotovoltaici, ciascuno dei quali è formato da innumerevoli celle fotovoltaiche; le celle fotovoltaiche rappresentano la parte attiva del sistema perché convertono la radiazione solare in energia elettrica. I moduli fotovoltaici vengono poi collegati in serie e parallelo per giungere ai livelli di tensione e potenza desiderati, in base alla specifica applicazione; inverter, che trasforma la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata, quadri elettrici e cavi di collegamento per immettere l energia prodotta dall impianto fotovoltaico nella rete elettrica Il settore dell energia fotovoltaica, fino ad oggi, è stata dominata dal silicio per la sua abbondanza sulla crosta terrestre, la sua non tossicità e per l ampio uso di questo materiale nell industria elettronica dalla quale può essere riciclato. I moduli fotovoltaici possono essere: in silicio monocristallino (Si-c) in cui ogni cella è realizzata da un wafer (fetta sottile) la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallina), opportunamente drogato in modo da realizzare una giunzione p-n. Il rendimento è del 15%. In silicio policristallino (Si-pc) in cui il wafer non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati. Il rendimento è del 13%. In silicio amorfo (Si-a) in cui gli atomi di silicio vengono deposti chimicamente in forma amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzato, sulla superficie di sostegno. Con questa tecnologia si impiega una quantità molto esigua di silicio (spessore intorno al micron). Il rendimento è del 6%. I moduli fotovoltaici in silicio amorfo hanno un costo inferiore ma per il basso rendimento necessita una superficie installata doppia rispetto al mono e policristallino. Trovano la loro applicazione quando si hanno a disposizione grandi superfici da poter sfruttare. Il prezzo finale per l utente è per l amorfo di 3 /Wp, per il policristallino 4/Wp e per il monocristallino 5/Wp.
CARATTERISTICHE DEI MODULI FOTOVOLTAICI Le caratteristiche di tutti i moduli fotovoltaici sono misurate secondo i seguenti parametri: - temperatura di 25 C - irraggiamento pari a 1000 W/m 2 - massa d aria pari a 1,5 Ognuno di questi fattori incide sulle performance dei moduli fotovoltaici indipendentemente dalla tecnologia utilizzata. Sfortunatamente le condizioni operative differiscono significativamente da quelle dei test comparativi cioè raramente si raggiunge la potenza di picco di 1000W/m 2, la temperatura dei moduli può raggiungere fino a 70-80 C e lo spettro elettromagnetico cambia continuamente durante il giorno. Inoltre la luce diffusa è predominante durante le giornate nuvolose e nelle ore del mattino e della sera: a seconda della regione può essere fino ad un 40% di tutta la radiazione incidente. Le celle in Si-a sono mediamente più efficienti (dal 25 al 40%) con potenze incidenti inferiori ai 300 W/m 2 ( valori tipici in condizioni di radiazione diffusa o di un orientamento non ottimale dei moduli). Un altro aspetto che indica la superiorità del Si-a rispetto al Si-c riguarda il coefficiente termico (fattore che riduce l efficienza) che risulta, per il cristallino, di valore più che doppio rispetto all amorfo (da 0,20 a 0,5% per C): Ciò significa che alla temperatura di 70 C la potenza in uscita del modulo in cristallino si riduce di circa il 23% e quello in amorfo solo del 9%. L insieme delle due caratteristiche sopra descritte sul miglior comportamento dei moduli in Si-a porta ad ottenere una superiore energia prodotta annualmente, che può arrivare al 20% in più di kwh per kw installati, rispetto ai moduli in Si-c nelle stesse condizioni operative. PANNELLI FOTOVOLTAICI UNI SOLAR Sono pannelli in silicio amorfo costituite da celle a tripla giunzione prodotti in film sottile integrati ai profilati di alluminio o acciaio zincato che costituiscono la copertura stessa dell edificio. Ogni modulo fotovoltaico unisolar è formato da celle collegate in serie, e su ogni cella è posizionato un diodo by-pass che in caso di malfunzionamento o ombreggiamento della cella ne interrompe il funzionamento, lasciando inalterata la produzione delle restanti celle. La trasformazione diretta dell energia solare in energia elettrica avviene tramite un triplo strato di silicio amorfo depositato in spessori micrometrici, su una sottile lamina flessibile di acciaio inossidabile. La cella risulta composta da tre sottocelle di colore diverso (rosso,blu,verde). La tripla funzione permette di aumentare l efficienza di conversione e la stabilità delle prestazioni nel tempo, anche con bassi livelli di radiazione solare incidente. Le celle solari sono poi incapsulate in polimeri stabili ai raggi ultravioletti e resistenti all acqua.
Il rendimento di questi pannelli fotovoltaici è intorno al 6% ma, nei primi due mesi di vita, il rendimento diminuisce del 20%, per poi rimanere stabile, con un degrado delle prestazioni che deve essere garantita, e non deve superare il 20% nei primi 20 anni di funzionamento. Attualmente sono disponibili lamine fotovoltaiche UNI-SOLAR da 11 e 22 celle in serie con potenze nominali rispettivamente da 68 e 136 Wp I VANTAGGI DEL FILM SOTTILE IN SILICIO AMORFO - maggiori prestazioni in reali condizioni di luce esterna bassa o diffusa. A parità di KWp installato,nell arco della giornata l energia prodotta da Unisolar è maggiore del 12-15% dei pannelli normali messi nella stessa posizione; - maggiori prestazioni anche con tetti a basse pendenze; - grazie alla strutture sottile i pannelli Unisolar (2-3 µm) sono perfettamente integrabili in qualunque struttura e adattabili a qualunque linea di tetto; - il peso per m 2 di prodotto installato è mediamente di circa 5 Kg, quindi meno della metà rispetto ad un pannello tradizionale; - vengono appoggiati direttamente su una superficie metallica e non hanno bisogno di ventilazione; - garanzia del rendimento dell 80% per 20 anni; - totale riciclabilità dei componenti; - il pannello inizia a produrre energia prima al mattino e smette dopo alla sera; - piccole velature del cielo non riducono significativamente la produzione di energia; - questo tipo di pannello produce energia senza significativi peggioramenti, con temperature superiori ai 45-50 C, - minor energia impiegata in fase di produzione (circa il 70% in meno) e quindi riduzione di CO 2 emessa in atmosfera DIMENSIONE DEI LAMINATI L elemento grecato è in acciaio zincato o in alluminio e presenta una parte piana e liscia compresa fra le greche in modo da consentire l adesione dei moduli fotovoltaici. Le dimensioni sono: - lunghezza di 3000 mm o 6000 mm - larghezza 500 mm - spessore 0,8 mm - peso 10 Kg/m 2
Il film fotovoltaico amorfo ha le seguenti dimensioni: Potenza nominale 68 Wp 136 Wp Lunghezza 2843 mm 5486 mm Larghezza 394 mm 394 mm Spessore 4 mm 4 mm Peso 3,5 Kg 7,7 Kg I pannelli o moduli fotovoltaici, costituiti da celle collegate in serie, hanno come minimo due scatole junction boxes da dove partono due cavi, lunghi circa 0,5 metri con connettori per il successivo collegamento elettrico.
Si possono usare elementi grecati coibentati dove il pannello isolante è composto da due supporti metallici con interposta schiuma poliuretanica isolante iniettato allo stato liquido che reagendo si ancora perfettamente ai supporti rendendo il pannello un tutt uno. 1000 60.4 20 394 394 JB JB