Capitolo
1
Introduzione
Negli ultimi anni il tema dell'energia è diventato un tema sempre più caldo, tra i più dibattuti sia in ambito locale che in ambito internazionale. I recenti cambiamenti climatici sono divenuti uno dei temi preferiti dei mass media, provocando un interesse generalizzato nelle tematiche ambientali. Si inserisce in questo contesto, come precursore, il protocollo di Kyoto, sottoscritto nel dicembre del 1997, con la nalità di ridurre le emissioni di elementi inquinanti nel futuro prossimo venturo. L'Europa ha recentemente posto degli obiettivi conunitari piuttosto esigenti da raggiungere entro il 2020: le emissione di gas serra devono essere ridotte del 20% e il 20% dell'energia prodotta deve essere da fonti rinnovabili.
Nell'ambito delle varie fonti rinnovabili, atte a garantire una tale riduzione dell'impronta della CO2, gode di particolare interesse l'energia fotovoltaica.
L'enorme sviluppo di tale settore è no ad oggi stato garantito dalle sovven-zioni in ambito nazionale, che si pre ggono l'obiettivo, ormai vicino, di creare un settore che possa sostenersi senza incentivazioni, grazie al raggiungimento
CAPITOLO 1. INTRODUZIONE 2 del volume critico.
Le incentivazioni attuali tendono a privilegiare le soluzioni fotovoltaiche che garantiscano una generazione distribuita di energia mediante l'applicazione di moduli fotovoltaici in contesti edilizi. Tale tipo di applicazione presen-ta infatti una molteplicità di vanpresen-taggi: evipresen-ta il dispacciamento dell'energia e le conseguenti perdite per trasmissione; funge da supporto nelle ore di punta alla rete elettrica esistente, di solito di potenza rilevante in ambito urbano/industriale; è disponibile in abbondanza sulla maggior parte dei ter-ritori abitati. A tali bene ci, nel caso in cui l'integrazione architettonica sia ben ingegnerizzata, possono aggiungersi i vantaggi energetici del sistema tetto - edi cio.
Il presente elaborato si pre gge quindi di ideare ed ottimizzare ai ni del rendimento fotovoltaico una soluzione di integrazione architettonica, che possa nel contempo garantire dei bene ci energetici all'edi cio cui verrà applicata.
1.1 L'integrazione architettonica
Con termine integrazione architettonica si identi cano tutte quelle real-izzazioni in cui il modulo fotovoltaico è inserito armoniosamente nel con-testo costruttivo, costituendone un elemento aggiuntivo o sostitutivo. Questa de nizione lascia spazio a numerose applicazioni, molte delle quali si possono trovare già realizzate in tutto il mondo.
Nonostante l'integrazione architettonica non sia ad oggi un argomento nuovo, i grandi impianti fotovoltaici attualmente sono, per la stragrande
Figura 1.1: Tre esempi di integrazione architettonica.
maggioranza, installazioni a terra. Non vi è alcun dubbio, però, che l'orien-tamento futuro di questa tecnologia sarà indirizzata proporio in questo senso, sfruttando super ci non usuali e già sfruttate, come quelle appartenenti ad unità abitative, parcheggi o edi ci industriali. È auspicabile che tutto questo venga fatto sempre con maggiore consapevolezza e attenzione al problema energetico arrivando quindi a conciliarne i numerosi aspetti.
Infatti, guardando le attuali realizzazzioni di integrazione architettonica, non sempre si può dire che riportino la stessa attenzione che hanno verso l'aspetto estetico anche all'aspetto energetico. Questo non signi ca che ad oggi non siano stati fatti studi in tal senso, ma di cilmente risultano reperibili.
CAPITOLO 1. INTRODUZIONE 4
1.2 Introduzione al lavoro
Parlando di integrazione architettonica, si introduce quello che sarà l'oggetto di questo elaborato, ovvero l'anailisi del comportamento termico dei modu-li fotovoltaici in alcune particolari appmodu-licazioni, interessante perché questi subiscono un sensibile degrado nelle prestazioni quando la loro tempertaura di funzionamento aumenta rispetto ai 25◦C standard di riferimento. Infatti,
andando a vedere le caratteristiche tecniche dei moduli fotovoltaici per di-verse tecnologie, saltano subito agli occhi quelli che sono i coe cienti relativi all'aspetto termico sia per la potenza che per la tensione e la corrente, ovvero:
Tecnologia Coe ciente termico per
P V I Silicio Monocristallino -0,45 %/◦C -0,35 %/◦C + 0,05 %/◦C Silicio Policristallino -0,45 %/◦C -0,35 %/◦C +0,05 %/◦C Silicio Amorfo -0,20 %/◦C -0,33 %/◦C +0,09 %/◦C CIS -0,30 %/◦C -0,26 %/◦C +0,04 %/◦C CdTe -0,25 %/◦C -0,25 %/◦C +0,04 %/◦C
Questi coe cienti hanno un notevole peso nell'andamento della curva che descrive l'indice di rendimento di un qualunque impianto fotovoltaico ( gura 1.2): non si può fare a meno di notare una discreta in essione nel periodo estivo praticamente paragonabile a quello invernale dovuto al minor irraggiamento.
Figura 1.2: Indice di rendimento.
Lo scopo di questo lavoro è quindi di indagare quale sia l'entità delle perdite di e cienza del modulo durante il suo esercizio relativamente ad al-cune possibili installazioni. Lo studio del problema dovrà poi confrontarsi con lo sviluppo di un prodotto che sia realizzabile dal punto di vista tecno-logico garantendo la totale integrazione architettonica dal punto di vista delle normative vigenti. Inoltre, per essere un prodotto che potrà essere proposto sul mercato, non dovrà dimenticarsi dell'aspetto economico, mantenendo un buon rapporto tra e cienza energetica e costo. Vedremo in seguito quanto questo secondo aspetto abbia avuto un peso considerevole nella scelta nale.
