Fotovoltaico integrato in edifici, cosa come e perché…

Il fotovoltaico integrato in edifici (BIPV, Building-integrated photovoltaics) si tratta di materiali fotovoltaici che vengono utilizzati per sostituire i materiali da costruzione convenzionali in parti dell’involucro edilizio come il tetto, i lucernari, o le facciate. Sono sempre più incorporati nella costruzione di nuovi edifici come fonte principale o accessoria di energia elettrica, anche se gli edifici esistenti possono essere adattati con tecnologia simile. Il vantaggio del fotovoltaico integrato in confronto ai più comuni sistemi non integrati sono che il costo iniziale può essere compensato riducendo l’importo speso per i materiali da costruzione e manodopera che normalmente vengono utilizzati per costruire la parte dell’edificio e che i moduli BIPV vanno a sostituire. Questi vantaggi rendono il BIPV uno dei segmenti in più rapida crescita del settore fotovoltaico.

Il termine fotovoltaico applicato in edifici (BAPV, building-applied photovoltaics) è talvolta usato per riferirsi ai fotovoltaici che sono un retrofit-integrato (vengono aggiunti dopo) su un edificio dopo il completamento della costruzione. La maggior parte degli impianti integrati negli edifici sono in realtà BAPV. Alcuni produttori e costruttori tendono a differenziare il BIPV di nuova costruzione dal BAPV.

 

Prime applicazioni

Le prime applicazioni di pannelli fotovoltaici per gli edifici cominciarono ad apparire nel 1970. Moduli fotovoltaici a forma di cornici di alluminio sono stati collegati, o montati su edifici che erano di solito in aree remote senza accesso a una rete elettrica. Nel 1980 aziende hanno cominciato a mettere in mostra moduli fotovoltaici add-on (complementari) per tetti. Questi impianti fotovoltaici sono stati installati di solito su edifici connessi alla rete elettrica in zone con produzione elettrica centralizzata. Nel 1990 i prodotti da costruzione BIPV appositamente progettati per essere integrati in un involucro edilizio sono diventati disponibili in commercio. Nel 1998 la tesi di dottorato di Patrina Eiffert, intitolata “Una Valutazione Economica dei BIPV” (An Economic Assessment of BIPV), ha ipotizzato che un giorno ci sarebbe un valore economico per lo scambio di Crediti delle Energie Rinnovabili (RECs, Renewable Energy Credits).

 

Forme e impiego

I moduli fotovoltaici integrati negli edifici sono disponibili in diverse forme.

  • Tetti piani, Il modulo più diffusamente installato fino ad oggi è una cella solare a film sottile integrata ad un flessibile polimero che viene impiegato come membrana di copertura per i tetti piani.
  • Tetti inclinati, i moduli sono a forma di molteplici tegole. Tali tegole solari sono moduli progettati per apparire e agire come le regolari tegole, pur incorporando una cella flessibile a film sottile. Si riesce cosi a estendere la vita normale del tetto, proteggendo l’isolamento e le membrane sottostanti dai raggi ultravioletti e il degrado dall’acqua piovana. Ciò avviene eliminando la condensazione perché le gocce di rugiada vengono formate al di sopra della membrana di copertura.
  • Facciate, moduli di facciata possono essere installati su edifici esistenti, dando così a edifici vecchi un aspetto completamente nuovo. Questi moduli sono montati sulla facciata del palazzo, sopra la struttura esistente, che può aumentare il fascino della costruzione e il suo valore di rivendita.
  • Vetri, sono moduli (semi) trasparenti che possono essere utilizzati per sostituire una serie di elementi architettonici comunemente realizzati con vetro o materiali simili, come finestre e lucernari.

 

Moduli fotovoltaici trasparenti e traslucidi

I pannelli solari trasparenti di solito utilizzano un rivestimento di ossido di stagno sulla superficie interna dei pannelli di vetro per condurre la corrente elettrica fuori dalla cella. La cella stessa contiene ossido di titanio che è rivestito con un colorante fotoelettrico.

Queste celle solari più convenzionali utilizzano la luce visibile e infrarossa per generare elettricità. In contrasto, l’innovativa nuova cella solare utilizza anche le radiazioni ultraviolette. Utilizzato per sostituire il vetro convenzionale o per essere posto sopra il vetro della tradizionale finestra, la superficie d’installazione potrebbe essere di grandi dimensioni, con conseguente possibilità di utilizzo che sfruttano le funzioni combinate della produzione di energia elettrica, dell’illuminazione e il controllo della temperatura.

Un altro nome per il fotovoltaico trasparente è “fotovoltaico traslucido” (perché trasmettono la metà della luce che cade su di loro). Simile al fotovoltaico inorganico, il fotovoltaico organico è anch’esso in grado di essere traslucido.

 

Incentivi

In alcuni paesi sono offerti incentivi aggiuntivi o sovvenzioni per la costruzione d’impianti fotovoltaici integrati oltre alle tariffe feed-in (tariffe di favore) già esistenti per i sistemi fotovoltaici “stand-alone” (a se stanti). Dal luglio 2006 la Francia ha offerto il più alto incentivo per i BIPV, pari a un premio supplementare di 0.25 euro a kilowattora pagato in aggiunta ai 30 centesimi di euro per i sistemi fotovoltaici tradizionali. Questi incentivi sono offerti sotto forma di un tasso pagato per l’elettricità immessa nella rete.

 

Unione Europea

Francia 0.25 euro a kilowattora [9]

Germania 0,05 euro a kilowattora, il bonus sulle facciate però è scaduto nel 2009

Italia da 0,04 a 0,09 euro a kilowattora

Spagna, in confronto a un impianto tradizionale che riceve 0,28 euro a kilowattora lo stato pagava ulteriori 0,06 euro a kilowattora per gli impianti di potenza inferiore a 20 kilowattora e 0,03 euro a kilowattora per quelli al di sopra. (Si deve notare qua che in Spagna a causa della crisi e delle misure di austerità il governo ha fatto dietrofront sugli incentivi alle rinnovabili, che ha tagliato in modo retroattivo)

 

Stati Uniti d’America

Negli Usa gli incentivi complementari sui BIPV variano da stato a stato, sono comunque presenti e si aggirano sulle medie europee della Germani e dell’Italia.

 

Cina

A seguito dell’annuncio di un programma di sovvenzioni per progetti BIPV nel marzo 2009 che offriva 20 renminbi (RMB) a watt (il renminbi (o yuan) è la valuta avente corso legale nella Repubblica Popolare Cinese) per i sistemi BIPV e 15 RMB a watt per i sistemi su tetto, il governo cinese ha recentemente presentato un programma di sovvenzioni per l’energia fotovoltaica denominato “Progetto dimostrativo del sole dorato” (the Golden Sun Demonstration Project). Il programma di sovvenzioni mira a sostenere lo sviluppo d’imprese fotovoltaiche per la produzione di energia elettrica e la commercializzazione della tecnologia fotovoltaica. Il Ministero delle Finanze, il Ministero della Scienza e della Tecnologia e l’Ufficio nazionale per l’energia hanno congiuntamente annunciato i dettagli del programma nel mese di luglio 2009. I progetti di produzione di energia elettrica qualificati e già collegati alla rete tra cui tetto, BIPV, e sistemi montati a terra hanno il diritto di ricevere una sovvenzione pari al 50% dell’investimento totale di ciascun progetto, compresa la spesa per le associate infrastrutture di trasmissione.  Invece i progetti indipendenti in aree remote se qualificati potranno beneficiare di contributi fino al 70% del totale degli investimenti. A metà novembre, il ministero della Finanza cinese ha selezionato 294 progetti per un totale di 642 megawatt che ammontano a circa 20 miliardi di RMB (circa 2,5 miliardi di euro) di costo per il suo piano di sovvenzioni volto a incrementare drasticamente la produzione di energia solare del paese.

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