Fotovoltaico, ecco come integrarlo in un contesto vincolato

06/12/2023 - Oggi il fotovoltaico rappresenta la più diffusa tra le alternative sostenibili alle fonti energetiche convenzionali e su questo le nazioni Europee stanno investendo per combattere il cambiamento climatico.
 
Lo stock edilizio ha un peso importante sul consumo energetico nazionale degli stati Europei e anch’esso necessita in larga parte di un efficientamento energetico alla base. Tuttavia, l’applicazione del fotovoltaico sugli edifici e sul paesaggio in alcuni casi può avere un impatto negativo sull’immagine estetica dei luoghi, alterando persino il loro valore monumentale e paesaggistico.
 
Oggi si registra un aumento di prodotti e di innovazioni relative al Fotovoltaico Integrato (Building-Integrated Photovoltaics o BIPV), cioè delle tecnologie fotovoltaiche che includono aspetti mimetici o di mitigazione dell’impatto visivo; tali prodotti inoltre hanno la caratteristica di sostituire l’elemento architettonico di finitura, mantenendo un’armonia con l’immagine originale. Questo genere di tecnologie rappresenta un passo cruciale verso un futuro più sostenibile, rispettando ed efficientando al contempo il nostro patrimonio edilizio. Di seguito entreremo nel dettaglio di alcune tipologie di fotovoltaico integrato e presenteremo uno strumento utile alla diffusione di tali tecnologie.
 

Tipologie di Sistemi BIPV

Possiamo differenziare i sistemi BIPV in base agli elementi architettonici con cui possono essere integrati, e cioè nelle facciate, sui tetti, nelle finestre o ancora nel paesaggio, sostituendo efficacemente gli elementi tradizionali di finitura architettonica. Di seguito li osserveremo in maggiore dettaglio:
 
- Integrazione sui tetti: i sistemi di copertura BIPV sono progettati per sostituire con pannelli solari i materiali tradizionali di finitura del tetto, trasformando quest’ultimo in un generatore di energia. Per questo scopo si utilizzano pannelli fotovoltaici che, pure al costo di un’efficienza minore, hanno lo stesso colore dello strato di rivestimento esterno e visivamente si confondono con esso. Esistono inoltre soluzioni che riproducono anche texture, ad esempio quella di un manto di coppi con effetto tridimensionale.

 
Moduli colorati - Foto credits: EURAC Research, Gruppo STG
 
Un’altra soluzione esistente sono i coppi o tegole fotovoltaiche, cioè delle tegole di varie tipologie, che abbiano integrata una cella fotovoltaica e il relativo connettore; ne esistono di diversi tipi, colori e livelli di integrazione. Sono ad esempio molto diffusi coppi che includono una cella rigida, colorata o convenzionale, su tegole dalla forma piatta oppure ancora celle flessibili che si adattano a tutti i manti di copertura. Esistono infine coppi che nascondono perfettamente la cella sotto un micro film polimerico, per una perfetta invisibilità a discapito di un abbassamento della produzione.
 
Coppi fotovoltaici con cella tradizionale (sinistra), celle flessibile (centro), cella nascosta (destra) - Foto credits: Eurac Research
 

- Integrazione nelle facciate: il fotovoltaico può essere incorporato nelle facciate degli edifici, fungendo sia da impianto per la generazione di energia che da elemento di finitura. Questo approccio è particolarmente diffuso nell’architettura moderna, dove il design innovativo incontra spesso tematiche di sostenibilità e materiali contemporanei; tuttavia, anche su architetture storiche è in certi casi possibile integrare pannelli colorati in porzioni di facciata. Vengono utilizzati moduli di tutti i tipi, colorati e non, in base al design scelto dal progettista.
 
Utilizzo del fotovoltaico colorato in facciata, Solarsilo, Basel, Svizzera - Foto credits: HiBERatlas
 

- Integrazione sulle finestre: le finestre con fotovoltaico integrato sono dotate di celle poste sul frame interno del blocco vetrato; tale blocco rifrange la radiazione verso di esse, creando nel complesso un elemento trasparente che cattura la luce solare e la indirizza verso le celle, senza compromettere la vista. Questa tecnologia sta guadagnando terreno sia in contesti urbani che in edifici rurali.
 
Blocco finestra fotovoltaica in sezione - Foto credits: Glass to power
 

- Integrazione nel paesaggio: è questo il caso in cui il fotovoltaico deve essere integrato in paesaggi naturali di pregio. Se da un lato è indispensabile pensare una schermatura visiva che non comprometta l’esposizione dei moduli, dall’altro sono disponibili le colorazioni più varie per questi ultimi, che includono anche la gamma dal verde al marrone, solitamente la più indicata.
 
Utilizzo di fotovoltaico di colore verde sui colli bolognesi, Bologna, Italia - Foto credits: Gruppo STG
  
Come mostrato, oggi numerosi progetti che includono il BIPV hanno evidenziato il potenziale e i benefici di questa tecnologia, ma spesso manca una corretta diffusione e pubblicizzazione delle esperienze fatte e dei prodotti attualmente disponibili sul mercato. Il database IPV, disponibile in tre lingue (italiano, tedesco, inglese) istituito nell’ambito del progetto Interreg “BIPV meets history. Creazione di una catena di valore per il fotovoltaico integrato in architettura nel risanamento energetico del patrimonio costruito storico transfrontaliero” rappresenta un’estensiva raccolta di casi studio, che esemplificano le migliori pratiche per consultazione di tutti gli stakeholder. Inoltre, è inclusa una sezione relativa ai prodotti presenti sul mercato e già utilizzabili, completi di descrizioni e schede tecniche del produttore, ad uso dei professionisti e dei progettisti. Tale sezione include, oltre i moduli fotovoltaici, anche i sistemi di montaggio o di fissaggio e i sistemi per la gestione dell’energia, così come i trend sui costi medi dei sistemi BIPV e i relativi indicatori di efficienza media.
 

BIPV, sfide future e riflessioni

Il BIPV oggi è ancora in via di diffusione e deve confrontarsi ogni giorno con diverse sfide tecnologiche. L’efficienza, la durabilità e l’integrazione estetica sono le problematiche chiave che i ricercatori e le aziende stanno affrontando attivamente. In aggiunta, anche il costo, che rappresenta un importante driver decisionale per gli stakeholders, potrà essere ridotto in maniera consistente agendo sui processi produttivi.
 
Tuttavia, rimane di cruciale importanza condividere esperienze, informazioni e casi studio relativi a reali applicazioni di BIPV: il tool presentato rappresenta uno strumento utile, a disposizione di professionisti e aziende, che raccoglie una vasta gamma di casi studio e informazioni sui prodotti disponibili, facilitando la consultazione per tutti gli stakeholder. Oggi, sfruttare le fonti alternative rimane uno degli obiettivi principali delle nazioni Europee per affrontare il cambiamento climatico e ridurre la nostra impronta di carbonio; in linea con questa volontà, il BIPV può rappresentare una delle vie verso un futuro più sostenibile, che non calpesta il nostro passato.