Il concetto di sostenibilità
Dalla conferenza delle Nazione Unite sull’ambiente e lo sviluppo che si è tenuto a Rio de Janeiro nel 1992, alla conferenza di Kyoto di dicembre 1997, l’attenzione mondiale si è sempre più focalizzata sul concetto di SVILUPPO SOSTENIBILE: avanzare lungo una strada che non impedisca alle generazioni future di realizzare le proprie aspirazioni.
Per conservare le risorse naturali, proteggere l’ambiente, evitare le minacce alla stabilità del clima mondiale occorre, infatti “pensiero globale ed azione locale”.
A quest'imperativo non può sfuggire l'architettura, che, secondo una bella definizione di William Morris, “è la scienza che manipola il territorio”. L’architetto deve affrontare un problema, che in realtà aveva sempre avuto dinanzi anche nei secoli prima del petrolio, dell’elettricità, dell'impianto di condizionamento: realizzare una migliore QUALITA’ del vivere in casa ed in città sfruttando ciò che la Natura ci dà gratuitamente: il sole, il vento, microclima del sito di progetto, la capacità termica di terra e materiali da costruzione, la trasparenza e l’opacità, il raffrescamento dello specchio d’acqua che evapora, la diversa ombra fornita da alberi e schermature progettate, colori di facciate, muri, tetti.
La nuova strada deve ritrovarsi nel fondamento dell'architettura: soddisfacimento delle esigenze primarie dell'uomo, ricercando un equilibrio fra esigenze di sviluppo della società e conservazione delle risorse ambientali. |
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PANNELLI FOTOVOLTAICI
La tecnologia fotovoltaica (FV) consente di trasformare direttamente la luce solare in energia elettrica. Essa sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico, basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (fra cui il silicio, elemento molto diffuso in natura) che, opportunamente trattati, sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla radiazione solare, senza quindi l'uso di alcun combustibile.
Il dispositivo più elementare capace di operare una tale conversione è la cella fotovoltaica che è in grado di erogare tipicamente 1/1,5W di potenza quando è investita da una radiazione di 1000 W/m2 (condizioni standard di irraggiamento).
Più celle assemblate e collegate in serie tra loro in un'unica struttura formano il modulo fotovoltaico. Un modulo tipo, formato da 36 celle, ha una superficie di circa mezzo metro quadrato ed eroga, in condizioni ottimali, circa 40-50W. Un metro quadrato di moduli produce una energia media giornaliera tra 0,4 e 0,6 kWh ad una tensione di 17 V (in corrente continua), in funzione dell'efficienza di conversione e dell'intensità della radiazione solare.
Un insieme di moduli, connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo FV che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare i sistemi FV. Tutto questo in condizioni ambientali standard di funzionamento: 25
I pannelli fotovoltaici possono essere utilizzati come elementi a sé stanti, separati rispetto al corpo dell’edificio (nell’area circostante o “nascosti” sulle coperture piane), ma possono anche essere utilizzati come elemento integrante. In questo secondo caso, gli interventi possibili sono riconducibili a quattro categorie principali:
1) tetti fotovoltaici strutturali: utilizzando moduli solari semitrasparenti si possono ottenere interessanti giochi di luce, riuscendo nello stesso modo a contenere eventuali eccessi di luminosità, che risulterebbero fonte di abbagli;
2) facciate fotovoltaiche: anche in questo caso si ottiene un importante controllo della luce solare. Quest’applicazione è particolarmente richiesta dalle società che dispongono di palazzi di uffici con facciate rivolte a Sud, che già devono predisporre dei vetri oscurati per ridurre il passaggio della luce;
3) frangisole: presentano le medesime caratteristiche delle applicazioni precedenti, con la differenza che, disponendosi su delle pareti esistenti, l’installazione è più semplice e quindi più economica. Non è poi necessario che tali impianti debbano sempre essere di grandi dimensioni
4) installazioni su tetti piani: facili da installare, presentano un buon rendimento ( variabile con l’orientamento e con l’inclinazione dei pannelli) e un costo di installazione limitato.
Considerazioni energetiche ed economiche
Il massimo irraggiamento solare è ottenibile, alla nostra latitudine e su base annua, orientando l’impianto fotovoltaico verso Sud e inclinandolo, rispetto all’orizzontale, di circa 30°.
Spesso però s’interviene su edifici già esistenti che non presentano superfici, disponibili ad accogliere i moduli fotovoltaici, correttamente orientate. Rivolgendo ad esempio l’impianto verso Est o Ovest si perde circa il 10 % dell’energia massima ottenibile rispetto ad un preciso orientamento a Sud (con riferimento ad un’inclinazione di 30°).
Nel caso in cui la superficie su cui si applica l’impianto fotovoltaico è verticale, se l’orientamento è verso Sud si perde circa 1/3 dell’irraggiamento solare annuale disponibile (rispetto alla massima captazione di energia che si verifica con l’inclinazione di 30° a Sud), mentre se è verso Est o Ovest solo il 55 % dell’energia disponibile è effettivamente sfruttabile.
Per quanto riguarda la producibilità dei sistemi solari fotovoltaici, considerando dati provenienti da impianti installati in Germania, una facciata fotovoltaica verticale orientata verso Sud eroga 50 – 60 kWh / (m2 anno). Ciò significa che analoghi impianti in Italia possono fornire maggiori quantità di energia elettrica, grazie ovviamente alla nostra migliore insolazione.
Riducendo l’inclinazione dei moduli la producibilità aumenta, fino ad arrivare a circa 100 kWh / (m2 anno).
Per produrre 1 KW di energia elettrica, sono necessari circa 7 mq. di pannelli. Per realizzare un impianto da 1 KW, la spesa si aggira sui 7.000 €.
Si può quindi fare la seguente equazione
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1 KW = 7 MQ = 1.000€
Ne consegue che, stimando in 3 KW le necessità di una famiglia media, saranno necessari circa 20 MQ di superficie fotovoltaica, per una spesa di circa 20.000 €
I pro e i contro
L'energia da fotovoltaico viene prodotta là dove serve, non necessita di alcun combustibile, non richiede praticamente manutenzione ed offre la possibilità di calibrare l'impianto su misura, secondo le reali necessità dell'utente.
Si può affermare che investire in un impianto fotovoltaico equivale a comprare oggi l'energia da consumare nei prossimi trent'anni (vita dell'impianto), al riparo da ogni prevedibile rincaro della stessa.
Per ciò che concerne il "guadagno" ambientale, si consideri che per ogni KWh elettrico all'utente si risparmiano 0,25 Kg di olio combustibile alla centrale elettrica e l'emissione di 0,7 Kg di CO2. Un piccolo impianto fotovoltaico da due KWp sufficiente a soddisfare le esigenze di una famiglia, nelle condizioni di soleggiamento medie italiane. produrrà nell'arco della sua vita efficace di trent'anni mediamente 90.000 K.
Tra i "contro" va indubbiamente considerato l'alto costo iniziale di realizzazione dell'impianto; tale costo, tuttavia, può essere fortemente ridotto grazie alle nuove politiche energetiche italiane, che consentono forti detrazioni fiscali delle spese effettuate, nonchè meccanismi di pagamento dell'energia prodotta dal proprio impianto fotovoltaico e ceduta al sistema energetico "esterno". ( vd. la Legge Finanziaria 2007 e gli incentivi per le tecnologie solari ) |
