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/m2
- 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/m2, 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/m2 ( 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
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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 m2 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
CO2 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/m2
Il film fotovoltaico amorfo ha le seguenti dimensioni:
Potenza nominale
Lunghezza
Larghezza
Spessore
Peso
68 Wp
2843 mm
394 mm
4 mm
3,5 Kg
136 Wp
5486 mm
394 mm
4 mm
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.
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