fotovoltaico negli edifici

Fv_NuovaEdizione.indb 2 05/02/13 17.29

manuali di progettazionesostenibile

alessandra scognamigliopaola bosisiovincenzo di dio

fotovoltaico negli edifici

• integrazione architettonica

• tecnologia

• mercato

• quadro normativo

• dimensionamento

• progettazione

• aspetti economici

• procedure

• autorizzazioni

• incentivi

• conto energia

• casi studio

• ricerche in corso

dimensionamento,progettazionee gestione degli impiantipresentazione di heinz a. ossenbrinkintroduzione di gianni silvestrini

con contributi di:paola delli venerisalvatore favuzzalaura lancellottilucia vittoria mercaldocarlo privatogaetano zizzoredazione nextville

Ediz

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nuova edizione 2013


Alessandra Scognamiglio, Paola Bosisio, Vincenzo Di DioPaola Delli Veneri, Salvatore Favuzza, Laura Lancellotti, Lucia Vittoria Mercaldo, Carlo Privato, Gaetano ZizzoRedazione Nextville

fotovoltaico negli edificiDimensionamento, progettazione e gestione degli impianti Nuova edizione 2013

Collana “Manuali di progettazione sostenibile”diretta da Federico M. Butera

realizzazione editoriale Edizioni Ambiente srlwww.edizioniambiente.it

coordinamento redazionaleDiego Tavazzi

progetto grafico: GrafCo3, Milanoimpaginazione: Roberto Gurdo

© copyright 2013, Edizioni Ambiente srlvia Natale Battaglia 10, 20127 Milanotel. 02 45487277, fax 02 45487333

ISBN 978-88-6627-025-6

Finito di stampare nel mese di febbraio 2013presso GECA S.p.a., Cesano Boscone (Mi)Stampato in Italia – Printed in Italy

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sommarioPresentazione 9 Heinz A. Ossenbrink

Introduzione 11 Gianni Silvestrini

1. architettura/fotovoltaico: stato dell’arte e prospettive di ricerca 13Alessandra Scognamiglio

1.1 Introduzione 131.2 Passato e presente: stato dell’arte 171.3 Possibile futura evoluzione: prospettive di ricerca 23

2. il mercato della tecnologia fotovoltaica: stato e prospettive 33Carlo Privato

2.1 Il quadro di riferimento internazionale 332.2 La produzione 352.3 Il mercato 402.4 La grid parity 45

3. il quadro regolatorio tra stato e regioni 49Paola Bosisio

3.1 Dagli obiettivi europei al burden sharing regionale 493.2 Le limitazioni al fotovoltaico a terra imposte

per legge nazionale 523.3 Obbligo rinnovabili nei nuovi edifici 533.4 Qualificazione degli installatori 553.5 Il sistema autorizzatorio per il fotovoltaico 563.6 Vincoli architettonici e paesaggistici 743.7 Impianti fotovoltaici e vigili del fuoco 78


4. l’incentivazione del fotovoltaico 81 di Redazione Nextville.it

4.1 Il quadro d’insieme al 2012 814.2 Il meccanismo tempi/costi del quinto Conto energia 854.3 Requisiti dei soggetti e degli impianti 884.4 Modalità di accesso agli incentivi 894.5 Tipologie di impianti cui è rivolta l’incentivazione 924.6 Il nuovo meccanismo tariffario e le tariffe 954.7 Premialità made in Ue, eternit, enti locali 1014.8 Cumulabilità e compatibilità con altri incentivi 102

5. aspetti economici e fiscali degli impianti fotovoltaici 103Paola Bosisio

5.1 Scambio sul posto e Ritiro dedicato 1035.2 Regime fiscale 1115.3 Imu sugli impianti fotovoltaici 125

6. la tecnologia fotovoltaica 133Paola Delli Veneri, Laura Lancellotti, Lucia Vittoria Mercaldo

6.1 Introduzione 1336.2 Cenni sulla radiazione solare 1346.3 La tecnologia fotovoltaica convenzionale:

il silicio cristallino 1426.4 La seconda generazione del fotovoltaico: i film sottili 1496.5 Tecnologie fotovoltaiche emergenti e concetti innovativi 159

7. componenti di un impianto fotovoltaico 167Vincenzo Di Dio, Salvatore Favuzza, Gaetano Zizzo

7.1 Introduzione 1677.2 Il generatore fotovoltaico 1687.3 Cavi e protezioni della sezione in c.c. 1767.4 Le strutture di sostegno 1777.5 Gruppo di conversione 1777.6 Sistemi per il sezionamento, il comando di emergenza e funzionale e l’interruzione generale lato c.a. 1827.7 Monitoraggio dello stato di funzionamento dell’impianto 183


7.8 Sistemi di interfaccia con la rete 1837.9 Novità sui componenti d’impianto introdotte dal IV e dal V Conto energia 184

8. progettazione di impianti fotovoltaici 185Vincenzo Di Dio, Salvatore Favuzza, Gaetano Zizzo

8.1 Premessa 1858.2 Sopralluogo, analisi dei luoghi e studio delle ombre 1858.3 Scelta della taglia 1888.4 Individuazione del livello della tensione in uscita 1898.5 Scelta della struttura dell’impianto FV 1908.6 Scelta della modalità di collegamento a terra

della sezione in corrente continua (c.c.) 1928.7 Scelta del sistema di protezione contro i contatti diretti 1948.8 Scelta del sistema di protezione contro

i contatti indiretti nella sezione in c.c. 1948.9 Scelta del sistema di protezione contro i contatti

indiretti nella sezione in c.a. 1968.10 Struttura del campo fv e suddivisione in stringhe 1978.11 Dimensionamento dei componenti

dell’impianto fotovoltaico 1988.12 Esempio di dimensionamento di un impianto

FV grid-connected da 10 kWp 2048.13 Considerazioni conclusive 209

9. impiego del fotovoltaico negli edifici e scelta dei componenti appropriati 211Alessandra Scognamiglio

9.1 Considerazioni iniziali 2119.2 Definizioni e concetti 2129.3 Criteri guida per la progettazione 2159.4 Scelta dei componenti fotovoltaici appropriati 2229.5 Integrazione e quinto decreto Conto energia 2279.6 Criteri per l’impiego del fotovoltaico negli edifici 238

10. collaudo, verifiche tecnico-funzionali e manutenzione 263Vincenzo Di Dio, Salvatore Favuzza, Gaetano Zizzo

10.1 Generalità 263


10.2 Verifiche tecnico-funzionali 26310.3 Scheda tecnica e relazione finali 27210.4 Manutenzione 273

11. aspetti tecnico-gestionali della progettazione 275Vincenzo Di Dio, Salvatore Favuzza e Gaetano Zizzo

11.1 Premessa 27511.2 Procedura di connessione con la rete elettrica 27511.3 Iscrizione a Gaudì 27911.4 Contabilizzazione dell’energia 28011.5 Denuncia apertura officina elettrica 28311.6 Documentazione di progetto e documentazione

finale di impianto 284

12. casi studio 289Alessandra Scognamiglio

12.1 Introduzione 28912.2 Bergamo – Xeliox Energy Lab 29012.3 Settimo Rottaro – Parco giochi e pensilina fotovoltaica 29412.4 Lecco – Nuova sede uffici GR Informatica 29812.5 Milano – Edificio Santander 30112.6 Lodi – Casa minori Fondazione Don Leandro Rossi 30512.7 Brescia – Sanpolino e Violino

– Edilizia residenziale pubblica 30712.8 Roma – Nuova sede uffici CMB 311

riferimenti bibliografici 315

Ringraziamenti 319


9

“Stiamo per affacciarci su un’interpretazione comple-tamente nuova dell’edificio e dell’ambiente costruito di cui è parte. Cosa significa vivere in questo ambien-te che stiamo creando, in termini di sostenibilità, di uso delle risorse e in rapporto all’eredità che lasceremo alle generazioni future? Abbiamo l’opportunità di aggiungere agli edifici una funzione nuova e capace di produrre tutta l’energia necessaria a soddisfare i nostri bisogni.”A poco più di tre anni dalla prima edizione di questo volume, le parole scritte nella presen-tazione del 2009 sembrano essere ancora più attuali. Sebbene, infatti, sia passato solo poco tempo, lo sviluppo e l’impiego della tecnologia fotovoltaica, insieme alle politiche europee, sot-tolineano una dinamica in essere (che si muove a una velocità non prevedibile) che ribadisce la necessità di concepire gli edifici in modo nuovo.Nel periodo trascorso tra la prima e la secon-da edizione di questo volume, l’Italia è passata da circa 1 GW di fotovoltaico a poco più di 17 GW (dato contatore fotovoltaico GSE gennaio 2013). Allo stesso tempo, i prezzi dei moduli fo-tovoltaici, e cioè dei componenti principali di un impianto fotovoltaico, si sono ridotti di oltre il 50%. A fronte di questa situazione, ampiamente prevista, anche gli incentivi all’installazione del fotovoltaico sono stati largamente ridimensiona-ti, e hanno previsto requisiti sempre più strin-genti per gli impianti maggiormente sostenuti, e cioè quelli integrati negli edifici. Questo nuovo quadro di riferimento costituisce la ragione di una seconda edizione.Alla fine del 2010 l’Italia, così come tutti i paesi membri della Comunità europea, ha emanato il Piano nazionale di azione delle energie rinnova-bili, che prevede l’obbligo di coprire il 18% del consumo di energia tramite le rinnovabili entro il 2020: rispetto a questo obiettivo l’energia pro-dotta da fotovoltaico gioca un ruolo rilevante.

A breve troverà una forma concreta la politica che in maniera decisiva spingerà verso un nuovo concetto per gli edifici del futuro: entrerà in vigo-re la Direttiva europea che impone che, a partire dal 2021, tutti gli edifici di nuova costruzione (gli edifici pubblici già dal 2019) siano caratterizzati da un consumo energetico pari circa allo zero, e che siano in grado di generare l’energia di cui ne-cessitano tramite rinnovabili (Nearly Zero Energy Buildings). In conseguenza di tale approccio nor-mativo, gli edifici dovranno essere concepiti in modo nuovo: dall’impiego di materiali ecocom-patibili all’adozione di strategie passive, al ricorso di impianti efficienti fino al disegno di sistemi di generazione energetica possibilmente integrati nello stesso involucro dell’edificio.Una nuova, sebbene non “programmata”, spinta verso una reale architettura in cui l’energia prodot-ta dal fotovoltaico assuma un ruolo rilevante (e cioè non quell’architettura degli edifici cosiddetti “dimostratori”, ma quelli che vorremmo vedere tutti i giorni nei nostri quartieri) viene dalla dra-stica riduzione dei prezzi dei moduli fotovoltaici che si è registrata nell’ultimo anno. Tale riduzio-ne, se da una parte mette purtroppo in crisi l’indu-stria fotovoltaica europea, che non riesce a com-petere con quella asiatica che propone continue riduzioni dei prezzi, dall’altra rende però possibile per la prima volta produrre energia elettrica da fotovoltaico a costi che sono al di sotto di quelli che sosteniamo per l’energia elettrica tradizionale.Il quadro delineato giustifica senza dubbio una seconda edizione di questo manuale, poiché sono ancora molte le sfide da affrontare.Da queste premesse, sarà possibile veder nasce-re una nuova scuola di architettura, che tenga sì conto di dettagli tecnici e calcoli energetici ma sia anche in grado di proporre una nuova esteti-ca? Sarà possibile disegnare involucri che, mar-catamente connotati tramite l’uso, per esempio,

presentazioneHeinz A. Ossenbrink


10 fotovoltaico negli edifici presentazione

Il mio auspicio è, infatti, che chiunque legga questo libro possa sentirsi aiutato a spiccare il volo.

Heinz A. OssenbrinkHead of Renewable Energy Unit

European CommissionJoint Research Centre – Institute for Energy

del fotovoltaico, siano il mezzo per comunicare che siamo in una nuova era energetica? Sono convinto che anche questa nuova edizione sarà non solo una raccolta di esperienze, dettagli tecnici, economici e legali, ma anche una sorta di linea che indichi una direzione, come i piccoli fari guida, che gli aerei seguono sulla pista di rul-laggio prima di decollare...


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La rapidità dell’evoluzione del settore fotovol-taico sta avendo la forza di un terremoto. Lo sconquasso ha colpito il mondo stesso del solare, perché mette in crisi produttori europei e statu-nitensi non in grado di competere con i prezzi cinesi. Ma sta creando un’onda che per la sua ampiezza allarma anche i produttori di altre tec-nologie. I primi a risentirne sono stati i fornitori di centrali a solare termodinamico che, negli Sta-ti Uniti, hanno visto molti progetti convertiti a favore del fotovoltaico. La concorrenza toccherà però anche altri comparti, considerato che i costi dell’elettricità solare sono ormai allineati ai valo-ri dell’eolico offshore.Facciamo quindi una riflessione su prezzi, incen-tivi e mercato.Nel corso del 2011 le quotazioni dei moduli fo-tovoltaici sono scese del 35-45% in relazione alle diverse tipologie e alle aree di provenienza e nei primi otto mesi di quest’anno sono scese di un ulteriore 15-25%.La ragione è in parte ascrivibile alla sovrappro-duzione che riguarda tutti i segmenti della filiera, a iniziare dal silicio, il cui prezzo è sceso sotto i 20 $/kg nel corso del 2012 (ricordiamo che nel 2008 aveva sorpassato i 400 $/kg). Anche le no-tizie che vengono dalle società che producono film sottile indicano una forte riduzione dei costi di produzione, che arrivano ormai a 0,35 €/W per alcune tecnologie.Peraltro, nei prossimi 3-5 anni si affacceranno soluzioni fortemente innovative, al momento ancora nei laboratori. La vera domanda è se e di quanto le riduzioni dei costi di lavorazione di celle e moduli e l’aumento dei rendimenti che si stanno registrando saranno in grado di far prose-guire strutturalmente il calo dei prezzi. Investimenti in ricerca, aumenti della scala di produzione e, congiunturalmente, i rapporti tra domanda e offerta che hanno favorito i compra-

tori sono alla base del calo di questi anni. Ma è importante mettere a fuoco il motore di questa accelerazione. La riduzione dei prezzi è infat-ti avvenuta grazie a una poderosa, e per molti aspetti imprevista, spinta del mercato, dovuta prevalentemente all’introduzione del mecca-nismo della feed in tariff. Questo strumento ha consentito, per esempio, a quasi un milione di te-deschi di investire negli ultimi tre anni una cifra enorme, 70 miliardi di euro. Nessuna delle com-pagnie elettriche operanti in Germania, il paese con la maggior potenza solare installata, sarebbe riuscita a fare altrettanto su centrali a carbone, a gas o impianti nucleari. Peraltro, il governo tede-sco non avrebbe mai destinato questa somma al solare. La stessa cosa si potrebbe dire per l’Italia, dove peraltro l’incapacità di gestire saggiamente gli incentivi ha comportato un carico specifico eccessivo sulle tariffe elettriche. Ma impressio-na vedere i dati riguardanti paesi fino a qualche anno fa totalmente assenti. Per esempio il Regno Unito che, con un conto energia avviato solo nell’aprile 2010, ad agosto di quest’anno aveva ben 370.000 impianti connessi in rete. La forte riduzione dei prezzi ha comportato una riduzione dei margini di profitto delle società nei vari segmenti della filiera, facendo registrare fal-limenti, acquisizioni e un forte calo dei valori in borsa. La ristrutturazione del settore porterà a un suo consolidamento, con l’emergere di pla-yer fotovoltaici di prima grandezza in grado di dominare un mercato annuo da centinaia di mi-liardi di euro. Da questi dati però emerge anche un’altra ri-flessione, e cioè che dal crollo dei prezzi si sono avvantaggiati innanzitutto i milioni di cittadini e imprese che hanno optato per il solare. Pensan-do all’Italia, la lamentazione sui soldi italiani an-dati a rimpinguare le casse dei produttori asiatici andrebbe quindi rivista.

introduzioneGianni Silvestrini


12 fotovoltaico negli edifici introduzione

carbonica, ma al tempo stesso anche degli inve-stimenti che dovranno essere fatti per trasforma-re le reti in smart grid.Facendo un’analisi retrospettiva, si può dire che il fotovoltaico non ha visto una crescita armoni-ca, ma piuttosto una per impulsi progressivi. Pri-ma il Giappone, dieci anni fa, poi la Germania, la Spagna e l’Italia hanno dato degli scossoni a quella che avrebbe potuto essere una progres-sione lineare. Adesso Cina e Stati Uniti si sono lanciati all’inseguimento della prima posizione e tutto fa pensare che si stia formando la massa critica di domanda necessaria per far proseguire il mercato senza incentivi. Gli Stati Uniti potreb-bero superare quest’anno i 3 GW, mentre il mer-cato cinese del 2012 si posizionerà tra 3 e 5 GW. E soprattutto sono sempre più numerosi i paesi che si affacciano sul mercato con una domanda in forte crescita.In conclusione, malgrado gli sbagli nella gestio-ne della crescita del fotovoltaico, è stata messa a punto una tecnologia che potrà rapidamente camminare sulle proprie gambe e che avrà un ruolo centrale nelle strategie mondiali di decar-bonizzazione della produzione elettrica.In questo scenario è evidente che l’integrazione del solare nell’edilizia acquista una valenza par-ticolare, anche alla luce dell’obbligo in Italia per le nuove costruzioni di impiegare una quota cre-scente di rinnovabili e di fotovoltaico.Da qui l’importanza di dedicare una particolare attenzione alla ricerca di materiali avanzati e di soluzioni tecnologiche innovative che consenta-no di sfruttare al meglio il potenziale esistente. Al tempo stesso, emerge la necessità di prestare un’attenzione sempre maggiore all’integrazione architettonica dei moduli solari. Puntare sull’Ita-lian Solar Design rappresenta una grande oppor-tunità per recuperare il ritardo accumulato dal nostro paese nell’offerta del fotovoltaico. Molti segnali indicano che questa opportunità potrà essere raccolta. Bisogna rafforzare l’impegno di ricercatori, progettisti, designer e costruttori per essere pronti a cogliere le nuove opportunità che si aprono.

Gianni SilvestriniPresidente di Exalto

La forte crescita della domanda ha provocato una reazione, a volte scomposta, sul fronte degli incentivi. In molti paesi si sono ridotti più volte i valori, in qualche caso si è intervenuto con misu-re retroattive, in altri ancora si è arrivati alla loro totale sospensione.L’Italia, significativamente, è arrivata alla quinta revisione del Conto energia sotto la preoccu-pazione dell’impatto sulle bollette. Si apre un periodo molto delicato nel quale, a fronte di un sostegno economico sempre più limitato, occor-re traversare il guado verso l’assenza totale di contributi economici.E agli incentivi al solare vanno sommati quelli per le altre fonti rinnovabili. Dunque è compren-sibile il timore per le tariffe, in particolare per il fotovoltaico sfuggito di controllo in un periodo in cui mancava addirittura il ministro allo Svilup-po economico. Ma riflettiamo un attimo cercando di collocare il peso degli incentivi per le energie verdi, che potrebbero arrivare a 14 miliardi euro/anno, in un contesto più ampio. Intanto l’impatto dell’e-nergia solare sulla formazione dei prezzi toglierà un miliardo alle bollette. Vanno poi conteggiate le riduzioni delle importazioni di gas grazie al boom delle rinnovabili (3 miliardi di metri cubi in meno nel periodo 2008-2011 e 7 miliardi di CO2 non emessa, con un risparmio per il paese di 1,5 miliardi di euro). Inoltre i costi del Cip6, già calati dai 3,6 miliardi del 2006 a 1,2 miliardi, continueranno a ridursi. Un altro paio di miliar-di verranno infine tolti dalle bollette grazie alla liberalizzazione del mercato del gas. Come si vede, il fardello delle rinnovabili risulterà più che dimezzato. E diventerà ancor più leggero con-siderando tutte le entrate per lo stato in termini di IVA e di tasse pagate dalle migliaia di aziende che sono sorte.Dunque l’allarme va ricondotto a una valutazio-ne il più possibile equilibrata tra costi e vantaggi per il paese delle tecnologie verdi.Resta il fatto che siamo entrati in una fase deli-cata di transizione verso un mercato che dalla seconda metà del 2013 dovrà essere in grado di camminare sulle proprie gambe. L’elettrici-tà solare verrà venduta a un valore inferiore a quello della bolletta calcolato tenendo conto dei vantaggi della produzione nelle ore centrali del-la giornata, della mancata emissione di anidride


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È facile riscontrare come il tema del ricorso alle energie rinnovabili abbia assunto negli ultimi anni una centralità del tutto nuova nel panorama culturale contemporaneo. Visti i drastici aumenti del costo dell’energia, e anche i recenti disastri ambientali causati dal petrolio e dal nucleare, l’attenzione generale del pubblico si è infatti concentrata sul tema del risparmio energetico come mai prima d’ora, e l’interesse verso nuove fonti energetiche più economiche e più sicure dal punto di vista della salute collettiva ha assunto dimensioni sempre maggiori. Se si restringe il campo di osservazione agli edi-fici, rispetto al contesto nel quale si sono mosse le ricerche in questi anni, la maggiore novità è costituita dalla recente direttiva europea1 che impone che a partire dal 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione debbano essere a consumo energetico quasi zero, mentre già dal 2018 deb-bano esserlo quelli di proprietà pubblica. Tale prescrizione normativa comporterà implicazioni considerevoli sul modo in cui gli edifici vengono concepiti e realizzati, ma anche, potenzialmente, sull’aspetto che gli edifici assumeranno.Un edificio a consumo zero è un edificio alta-mente efficiente dal punto di vista energetico, e capace di generare l’energia che serve per il suo funzionamento attraverso l’impiego di fonti rinnovabili di energia. I dispositivi di generazione

energetica potranno essere integrati nell’involu-cro dell’edificio (on site energy generation), o nelle sue immediate adiacenze (at site energy genera-tion), o anche trovarsi lontano dall’edificio stesso (off site energy generation).2

Il modo in cui la direttiva sugli edifici a consumo zero troverà applicazione nella realtà è deman-dato al recepimento della Direttiva da parte dei paese membri (entro 24 mesi dalla pubblicazione) e non ha ancora trovato una precisa definizione normativa nel nostro paese. È tuttavia chiaro che essa costituisce non solo un vincolo per i proget-tisti, ma anche un’opportunità di portata poten-zialmente rivoluzionaria. Infatti, se è vero che è possibile progettare l’edificio in modo che esso consumi solo energia rinnovabile ma prodotta altrove (off site energy generation), e che que-sto non comporterebbe alcuna conseguenza sul modo in cui concepiamo l’architettura, è anche vero che l’opzione preferibile dal punto di vista energetico è che l’edificio sia in grado di produrre l’energia nello spazio della sua impronta fisica, o preferibilmente, come prescritto dalla Direttiva, nel suo immediato intorno (on site energy genera-tion, at site energy generation),3 e questa seconda possibilità, invece, comporterebbe implicazioni notevoli. Il progetto di architettura, infatti, do-vrebbe includere non più la considerazione di un bilancio energetico astratto, che relega la pro-

1. architettura/fotovoltaico: stato dell’arte e prospettive di ricerca Alessandra Scognamiglio

1.1 introduzione

1. European Directive on the energy performance of buildings 2010/31/EU del 19 maggio 2010 (Official Journal of the Euro-pean Union). All’art. 9, “Nearly zero-energy buildings”, si legge: “1. Member States shall ensure that: (a) by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero- energy buildings; and (b) after 31 December 2018, new buildings occupied and owned by pu-blic authorities are nearly zero-energy buildings. Member States shall draw up national plans for increasing the number of nearly

zero-energy buildings. These national plans may include targets differentiated according to the category of building”. 2. A. Scognamiglio, H. Rostvik, “Photovoltaics and zero energy buildings: a new opportunity and challenge for design”, Prog. Photovolt: Res. Appl. (2012), DOI: 10.1002/pip.2286. 3. Torcellini P., Pless S., Deru M., Crawley D., “Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition”, Conference Paper NREL/CP-550-39833, 2006.


14 fotovoltaico negli edifici 1. architettura/fotovoltaico:statodell’arteeprospettivediricerca

ad automobile elettrica. A questi consumi si aggiunge il consumo di energia per il metaboli-smo (cibo), che si può considerare pari a circa 1.168 kWh.7

Se dell’impronta energetica consideriamo il solo parametro della dimensione della superficie di suolo necessaria per installare i dispositivi di generazione energetica adatti a coprire questo consumo, e considerando come tecnologie uti-lizzabili il fotovoltaico e la biomassa, dobbiamo osservare che oltre ai 25 metri quadrati che abita, ciascuno di noi necessita di circa 15 metri quadrati di fotovoltaico per coprire i consumi elettrici, di 30 metri quadrati di fotovoltaico per riscaldare e raffrescare la propria abitazione o, in alternativa, di 720 metri quadrati di biomassa, e di una quantità di spazio variabile tra circa 17 metri quadrati e oltre 3.300 metri quadrati per coprire le proprie esigenze di spostamento, secondo che si impieghi, rispettivamente, foto-voltaico o biomassa. A ciò si aggiungono circa 300 metri quadrati di spazio per la produzione di cibo. Ecco cosa significa che la nostra im-pronta energetica si estende ben oltre lo spazio che siamo abituati a progettare.

Gli oltre 4.000 metri quadrati di cui necessitiamo nel caso dell’impiego della biomassa in combi-nazione con il fotovoltaico, o quasi 400 nel caso dell’impiego del fotovoltaico da solo, non siamo abituati a progettarli, poiché fino a ora l’energia era disponibile all’edificio senza essere visibile: nascosta nel sottosuolo e trasportata da lontano, non assumeva alcuna forma nel progetto. La nuova opportunità che si presenta oggi ai proget-tisti è che, a differenza dei giacimenti petroliferi, pale eoliche e, meglio ancora, moduli fotovol-taici, entrano a far parte dei luoghi che normal-mente abitiamo, potendo diventare elementi del progetto, e conformando paesaggi nuovi.La condizione inedita sopra descritta richiede necessariamente un nuovo atteggiamento. Richiede di pensare, prima ancora che proget-

duzione di energia da rinnovabile a un luogo lontano dall’edificio, ma includerebbe necessaria-mente la ricerca di una espressione architettonica appropriata per i sistemi che producono energia, che influenzerebbe non solo la forma dell’edificio ma anche quella della città.4 Per rendere questo ragionamento più chiaro è opportuno condurre alcune ulteriori riflessioni, e per farlo introdurremo il concetto di “impronta energetica”.Il concetto che lega le nostre azioni, il nostro modo di vivere, alle risorse del pianeta, quantifi-candone il consumo, è, come è noto, l’impronta ecologica.5 Con una semplificazione, rispetto alla definizione originaria, possiamo chiamare la parte di impronta ecologica ricollegabile ai nostri bisogni energetici “impronta energetica”,6 e definirla come la quantità di suolo (terra e ac-qua) che è necessaria per produrre una certa quantità di energia, in funzione della tecnologia di produzione adoperata. Progettare un edificio a bilancio energetico nullo significa ridurne al massimo i consumi (anche impiegando materiali ecocompatibili), comprimendo al massimo la sua impronta energetica, e poi, coprire quella im-pronta con sistemi di produzione da rinnovabile.Il progetto dello spazio associabile a quella che abbiamo definito impronta energetica è per la di-sciplina architettonica un concetto nuovo. Infatti, l’impronta energetica di una persona che viva oggi in una città di un paese industrializzato va ben oltre quanto viene generalmente percepito, e si estende ben al di là dello spazio che “sentiamo” di occupare, e che, quindi, progettiamo. Per rendere chiaro questo concetto, conside-riamo i consumi annui di una sola persona, che viva in 25 metri quadrati di un edificio ben progettato (a consumi energetici ridotti) di una città europea. Tali consumi possono essere sti-mati pari a 1.461 kWh per servizi elettrici, a 300 kWh per riscaldamento e raffrescamento, e a circa 14.018 kWh per il trasporto, se affidato ad automobile privata, e a 1.713 kWh se affidato

4. A. Scognamiglio, S. Bordone, J. Grima, M. L. Palumbo, “’Forms of Energy’: the way architects envision the use of solar energy”, Proceedings of the 26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg, 2011, pp. 3958-3966; e anche www.domusweb.it, ricerca con parola chiave “forms of energy”, visitato il 4 novembre 2012.5. M. Wackernagel, W. E. Rees, L’impronta ecologica. Come ridurre

l’impatto dell’uomo sulla Terra, edizione italiana a cura di G. Bo-logna, Edizioni Ambiente, Milano, 2008.6. A. Scognamiglio, H. Ossenbrink, M. Annunziato, “Forms of cities for energy self sufficiency”, Proceedings of the UIA 2011, Tokyo, The XXIV World Congress of Architecture, Tokyo, Japan, 25 September-1 October 2011, pp. 22-27.7. A. Scognamiglio, H. Ossenbrink, M. Annunziato, ibidem.


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tare, secondo nuove categorie, che vedono il paesaggio e gli elementi che lo compongono non solo secondo distinzioni e categorie este-tiche tradizionali (per esempio costruito/natu-rale), ma anche attraverso la lettura di qualità che fanno capo a concetti energetici (per esem-pio: disponibilità di radiazione solare, capacità di produrre).Il progetto dovrà essere in grado di utilizzare l’e-nergia non come una variabile astratta, ma come un input reale. Responsabilità del progettista sarà non solo prendersi cura dello spazio abitato che disegna, ma anche quantificare la sua impronta energetica, per poi darle una forma.

1.1.1 qual è il ruolo del fotovoltaico in questo nuovo contesto?Grazie alle rinnovabili la nostra epoca offre grandi possibilità tecnologiche nella direzione della conformazione dell’impronta energetica, che rendono questo obiettivo raggiungibile, aprendo nuove prospettive nel progetto delle città, degli edifici e dei paesaggi.A tale riguardo, le tecnologie energetiche rin-novabili possono essere classificate secondo una gerarchia che tiene conto della possibilità di im-piegarle quanto più vicino possibile al luogo del consumo, e, inoltre, della possibilità di soddi-sfare tutte le richieste energetiche dell’utenza, e cioè i diversi tipi di energia che l’utenza richiede (per esempio termica ed elettrica). In questa gerarchia il fotovoltaico occupa la prima posi-zione; esso, infatti, può essere impiegato diret-tamente come parte dell’involucro dell’edificio (facendo coincidere il luogo della produzione e quello del consumo) e può fornire energia a qualunque tipo di richiesta, naturalmente esclu-dendo il cibo. È prevedibile, quindi, che il fotovoltaico pos-sieda le potenzialità per divenire la tecnologia maggiormente utilizzata nella conformazione di edifici a consumo energetico nullo, per ragioni le-gate alle sue caratteristiche, ma anche per ragioni di efficienza, e di competitività economica (si considerino anche le recenti drastiche riduzioni dei costi del fotovoltaico) e tecnica rispetto alle altre tecnologie disponibili. Questa nuova circo-stanza possiede interessanti implicazioni proget-tuali, che delineano anche nuove prospettive di ricerca per il fotovoltaico.

Da questo punto di vista, se consideriamo l’im-pronta energetica di un edificio, questa può essere contenibile entro la sua impronta fisica (quando la densità abitativa sia molto bassa e l’edifico consumi davvero poco), oppure può superarla. Molto spesso si verifica la seconda ipotesi, e cioè che non sia possibile alimentare completamente l’edificio integrando sistemi di produzione energetica, e segnatamente il fo-tovoltaico, entro la sola superficie del suo in-volucro. Quindi, sempre più spesso, in futuro, si vedranno edifici che proiettano la loro im-pronta energetica oltre il proprio confine, e al-lora sempre più spesso saremo in presenza di nuove forme che, immaginate per dare spazio alla generazione energetica, di fatto influenze-ranno anche la natura dello spazio prossimo all’edificio. Difficile dire se questi spazi, a cavallo tra la scala architettonica e urbana, saranno una nuova categoria di spazio. Senza dubbio però essi costituiranno un’occasione importante di ricerca e sperimentazione.Un esempio di questo atteggiamento progettuale è la nuova sede della Rainbow presso Ancona. Disegnata da Bianchi & Straffi, è un edificio a consumo energetico quasi zero, e affida il suo funzionamento a un impianto geotermico abbi-nato al fotovoltaico, oltre che a un’attento uso del daylight. La sua impronta energetica non è contenuta entro l’impronta fisica, e infatti il fotovoltaico “sporge” dalla copertura a confor-mare delle estensioni, che disegnano una sorta di brise-soleil. Direttamente legata a questo insieme di con-dizioni è l’attenzione dei progettisti verso le tecnologie che consentono l’uso dell’energia rinnovabile, e, in particolare, verso quelle che possono facilmente essere impiegate negli edi-fici per ridurne la bolletta energetica e, soprat-tutto, elettrica. Lo sforzo degli architetti è di-retto, quindi, all’impiego di queste tecnologie in modalità formali che siano tali da accattivare l’immaginazione dell’élite che commissiona gli edifici, poiché la nuova “prestazione” che agli edifici è richiesta – e cioè di consumare poco e di produrre in maniera autonoma l’energia che consumano – si lega inevitabilmente all’uso di materiali e tecnologie appropriati, composti in un repertorio formale che possa essere condi-viso e accettato dal pubblico. Come risultato,



figura 1.1 a/b nuova sede dello stabilimento rainbow, ancona, italia (2011)

Progetto Sergio Bianchi, Elisabetta Straffi. Immagine © Luigi Filetici.

a)

b)


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1.2.1 unicità: involucri di forma “capricciosa”L’unicità è il concetto guida utile per descri-vere edifici che non possono ragionevolmente essere replicati. Qui si intende fare riferimento ai primi edifici che hanno impiegato il fotovol-taico, i quali, in ragione del loro ruolo pionieri-stico, hanno cercato di catturare l’attenzione del pubblico attraverso involucri modellati in una forma singolare, bizzarra, che si può definire, mutuando il termine dal campo musicale, come “capricciosa”.

che hanno fino a ora caratterizzato il rapporto architettura/fotovoltaico e più specificamente, come gli architetti hanno utilizzato questa tecno-logia per conformare i propri edifici, per poi dare spazio ad alcune ipotesi su come questo rapporto potrebbe evolversi nel futuro originando anche nuove categorie di prodotti. I casi emblematici “storici” sono stati scelti e analizzati seguendo alcuni “concetti guida”, for-mulati per definire le caratteristiche salienti del rapporto architettura/fotovoltaico nel passato e nel presente. A questi concetti guida, che de-scrivono le modalità architettoniche di impiego del fotovoltaico, si è scelto di associare, volta per volta, un carattere peculiare comune degli edifici selezionati, attinente più specificamente al modo in cui essi sono concepiti o conformati. I concetti guida formulati sono: unicità, discretezza, attrat-tiva, autosufficienza. Nella descrizione delle possibili modalità future di relazione tra il fotovoltaico e l’architettura, invece, considerato che non esistono ancora edi-fici che possano essere presi come riferimento, si sono scelti altri concetti guida che descrivono il modo in cui le superfici di involucro degli edifici sono concepite e conformate, piuttosto che il modo in cui l’intero edificio è concepito. In par-ticolare, si farà riferimento a superfici sensibili reattive, mediatiche, pixellate e frattali.9

è possibile rintracciare nelle architetture con-temporanee l’inizio di una nuova estetica, che sottintende istanze di natura etica e prestazio-nali, ed è stata definita talvolta “estetica della sostenibilità”.8 Come sopra accennato, non tutte le tecnologie di produzione energetica si prestano all’impiego negli edifici; quelle il cui dominio più “natu-ralmente” incontra il piano dell’architettura generando anche interessanti sperimentazioni formali utilizzano il vento e il sole, e sono, se-gnatamente, il micro/mini-eolico e il fotovol-taico. Tuttavia, mentre le sperimentazioni con il vento si concentrano prevalentemente nel design di aerogeneratori attraenti dal punto di vista visivo, e nelle modalità di sovrapposizione all’edificio, l’impiego del fotovoltaico rende pos-sibile sperimentazioni che coinvolgono in ma-niera diretta l’involucro architettonico. Questo perché, com’è noto, i componenti fotovoltaici possono sostituire agevolmente elementi tecno-logici edili tradizionali (quali pareti e coperture, o anche elementi di rivestimento o frangisole), potendo, inoltre, offrire una soddisfacente va-riabilità formale (sono opachi o trasparenti, e anche flessibili). Nelle note che seguono si intende tracciare, at-traverso degli esempi di riferimento ben noti (casi emblematici), una breve analisi delle modalità

1.2 passato e presente: stato dell’arte

L’unicità di questi primi edifici, ottenuta, come anticipato, mediante l’esibizione di un involucro modellato in modo capriccioso, è stata lo stru-mento che gli ha consentito di veicolare l’atten-zione del pubblico – non ancora maturo – verso il tema dell’energia, e rendere manifesto come le tecnologie di produzione energetica potessero essere integrate nelle architetture. È interessante porre l’accento sulla natura squi-sitamente “architettonica” del contributo di questi edifici al tema del rapporto architettura/fotovoltaico. In questo senso, infatti, la ricerca di

8. L. van Schaik, “The Aesthetics of Sustainability”, in Archi-tecture of Change, Sustainability and Humanity in the Built Envi-ronment, Berlin, 2008.

9. A. Scognamiglio, C. Privato, “Starting points for a new cultural vision of Photovoltaics”, Proceedings of the 23rd European Photovol-taic Solar Energy Conference, Valencia, Spain, 2008, pp. 3222-3233.



una composizione formale coerente e attraente (seppure capricciosa), in cui elementi tradizio-nali dell’involucro ed elementi innovativi sono fusi nell’utilizzo di un linguaggio omogeneo, può essere letta come la risposta disciplinare alla parallela ricerca di settore, che negli stessi anni poneva l’attenzione sul dettaglio tecnologico/estetico, concentrandosi sulla messa a punto di componenti fotovoltaici non standard, attraenti

figura 1.2 solar cultural center

Breisach, Rhine, Germania. Progetto Thomas Spiegelhalter. Immagine dell’autrice.

figura 1.3 distretto freiburg-rieselfeld

Freiburg, Germania. Progetto Thomas Spiegelhalter. Immagine dell’autrice.

dal punto di vista formale, che “convincessero” architetti e committenti. La diversità dei due approcci è evidente. Infatti, come è possibile evincere anche dalla lettura dei casi emblematici selezionati, sul versante della ricerca architettonica si è privilegiato l’impiego di componenti fotovoltaici standard (affidabili), e la valenza formale (in questo caso coincidente con l’unicità dell’involucro capriccioso) è af-fidata al modo in cui questi obbediscono alle regole compositive dell’involucro. La risposta alla questione dell’integrazione delle tecnologie rinnovabili in architettura, quindi, in questa fase della storia della reciproca relazione, non è tec-nologica ma compositiva. Inoltre, l’attenzione si sposta dal sistema tecnologico al sistema edi-ficio, di cui la tecnologia è parte integrante al punto che non può essere presa in esame sin-golarmente.Si sono scelti tre casi. Nei primi due la conce-zione dell’edificio è piuttosto tradizionale, e l’u-nicità è prevalentemente confinata all’involucro, della cui capricciosità il fotovoltaico gioca un ruolo fondamentale. Nel terzo, invece, l’unicità attiene più specificamente al modo stesso in cui l’architettura è concepita: conforma la spazialità dell’invaso di cui l’involucro capriccioso è quasi un riflesso inevitabile.

I primi due casi sono il Solar Cultural Center, realizzato presso Breisach, Rhine (Germania) nel 1997 (figura 1.2), e il quartiere solare costruito nel nuovo distretto Freiburg-Rieselfeld (Germa-nia) nel 1998 (figura 1.3), entrambi progettati da Thomas Spiegelhalter. Qui l’impiego di componenti fotovoltaici stan-dard, non specificamente sviluppati per l’impiego negli edifici, si trasforma in un’occasione per spe-rimentare con il design. È da evidenziare, infatti, che questi moduli, non pensati per l’integrazione architettonica, non possono di fatto sostituire i componenti edili tradizionali poiché non pos-siedono gli stessi requisiti, e quindi non assicu-rano le stesse prestazioni (per esempio resistenza meccanica). Questo problema tecnico viene qui superato da una appropriata composizione, in cui i moduli fotovoltaici sono pensati in “aggiunta” all’involucro, invece che in “sostituzione” di parti di esso.


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Il terzo esempio è il Padiglione olandese all’Expo 2000 in Hannover, progettato dallo studio MVRDV (figura 1.4).L’unicità di questo edificio risiede nell’immagine d’insieme, che discende dalla sua funzione “ecce-zionale”, cioè quella di padiglione espositivo. Di fatto l’edificio è concepito come un racconto vi-sivo sui temi dell’energia e della natura, e sul loro rapporto con l’architettura.10 Questi temi, perva-dendo il contenuto dell’opera e il suo significato (invaso), influenzano necessariamente la forma dell’involucro (significante), la cui capricciosità altro non è che una conseguenza del significato dell’edificio. Coerentemente con questa conce-zione dell’edificio come racconto, le pale eoliche sulla copertura suscitano la curiosità del pub-blico, che entra nell’edificio per capire cosa esso racchiuda; una volta entrato il pubblico si trova di fronte a una mostra sulle strategie attive e pas-sive per la produzione e il risparmio dell’energia, in cui il fotovoltaico è appena visibile sotto forma di cortina in film sottile integrata nella facciata meridionale dell’edificio.

1.2.2 “discretezza”: edifici che sperimentano soluzioni ripetibili per i problemi dell’involucroAnche la discretezza – come la capricciosità – è un concetto mutuato dal campo musicale,11 e ed è il concetto guida utile a descrivere quegli edifici che cercano di ottenere il consenso del pubblico piuttosto che cercare di provocarne lo stupore (come avviene invece nel caso degli edi-fici unici e capricciosi) attraverso involucri di-screti. Spesso accade che la ricerca di soluzioni discrete per l’involucro vada di pari passo con quella di soluzioni tecnologiche innovative, che possano però poi essere standardizzate, e quindi facilmente ripetibili. Questo atteggiamento pro-gettuale (discretezza/ripetibilità) è rintracciabile prevalentemente in due settori in cui l’architet-tura si è confrontata con il fotovoltaico, e cioè il settore residenziale e quello dei grandi edifici pubblici. Si propongono come esempi di discretezza due

figura 1.4 padiglione olandese expo 2000

Hannover, Germania. Progetto MVRDV. Immagine dell’autrice.

figura 1.6 edificio polifunzionale mont-cenis academy

Herne, Germania. Progetto Jourda&Perraudin. Immagine dell’autrice.

figura 1.5 quartiere residenziale nieuwland

Amersfoort, Olanda. Immagine dell’autrice.

10. “Dutch Pavilion for the Expo 2000”, in El Croquis, 111, III (2002).11. In particolare si fa riferimento al noto album di Brian Eno (Discreet Music, 1975), strutturato sul concetto della musique

d’ameublement teorizzato da Erik Satie (1917) relativamente a quella musica pensata per integrarsi con l’atmosfera degli am-bienti in cui è eseguita, anche confondendosi con gli altri suoni, piuttosto che per attrarre su di sé l’attenzione dell’ascoltatore.



parti dell’involucro vetrato, armonizzandosi con la matrice dell’edificio e assecondando anche la corretta illuminazione negli ambienti confinati. Questi moduli in doppio vetro, con specifiche dimensioni, colore delle celle e grado di traspa-renza, erano un prodotto decisamente innovativo al momento della realizzazione di quest’edifi-cio; tuttavia, dopo l’esperienza di Herne, grazie all’impatto sullo sviluppo industriale che un’o-pera così grande può determinare, i moduli se-mitrasparenti vetro-vetro sono divenuti compo-nenti fotovoltaici piuttosto comuni.

1.2.3 attrattiva: “urbanmarks” L’attrattiva, e cioè la capacità di attrarre il pub-blico, è il concetto guida utile a descrivere i cosid-detti “urbanmarks”, cioè grandi oggetti architet-tonici, quasi scultorei, che attraggono per il loro aspetto e, talvolta, per la funzione a cui assolvono.Gli urbanmarks non sono un concetto nuovo, tuttavia la novità consiste nel fatto che, essendo oggi il pubblico interessato alle fonti rinnovabili di energia, l’urbanmark può svolgere la sua fun-zione di accentratore di attenzione utilizzando le tecnologie per la produzione energetica da fonte rinnovabile, e, segnatamente, il fotovoltaico. Questo può essere impiegato principalmente in due modi. Il primo è che l’elemento fotovoltaico può esso stesso attrarre il pubblico in ragione della sua riconoscibilità come simbolo della so-stenibilità; e il secondo è che esso può produrre l’energia necessaria per alimentare una funzione dell’urbanmark che il pubblico trova attraente.Due esempi di urbanmark così concepiti sono la Pergola disegnata da Torres&Lapeňa per il Forum 2004 a Barcelona, e gli Alberi d’Aria, disegnati dagli Ecosistema Urbano, e costruiti nel 2007 per l’Ecoboulevard del quartiere Vallecas a Madrid.

interventi: il primo è il vasto quartiere residenziale Nieuwland ad Amersfoort,12 il secondo è il grande edificio polifunzionale Mont-Cenis Academy, a Herne.13 Essi sono accomunati dalla data di rea-lizzazione (2000) e dalla potenza di fotovoltaico installata (1 MWp), paragonabile a quella di una piccola centrale elettrica. La diversa natura dei progetti vede nel primo caso l’impiego del fotovol-taico distribuito tra i vari edifici che compongono il distretto residenziale, nel secondo il suo impiego concentrato nell’involucro di un unico edificio.Per l’intervento di Nieuwland (figura 1.5), dise-gnato da un team di architetti, la logica è stata quella di integrare i componenti fotovoltaici in sostituzione dei componenti edili tradizionali, prevalentemente in corrispondenza delle coper-ture,14 cercando soluzioni ripetibili e a basso co-sto, tali da non penalizzare la producibilità (e cioè la quantità di energia che può essere prodotta) dell’impianto integrato rispetto a uno standard (in relazione al sito e alle modalità di installa-zione). Questo approccio rende l’uso del foto-voltaico discreto poiché ben inserito tra gli altri sistemi tecnologici e materiali dell’edificio.Per il grande edificio di Mont-Cenis (fi-gura 1.6), progettato dagli architetti francesi Jourda&Perraudin, la discretezza è ottenuta attra-verso la semplicità geometrica dell’involucro (un solido geometrico “familiare”, il parallelepipedo), e poi, soprattutto, mediante il ricorso a moduli fotovoltaici non dissonanti rispetto agli altri ma-teriali impiegati.15 La discretezza, infatti, per un edificio di dimensioni così notevoli, è più da rife-rirsi a una qualità dell’involucro che non all’edifi-cio del suo insieme. A proposito di questo tema, un aspetto importante del progetto è stato lo sviluppo di “famiglie” di moduli fotovoltaici spe-cifici, pensati in modo da sostituire integralmente

12. F. Vlek, T. Schoen, A. Iliceto, “1 MW decentralized and bu-ilding integrated PV system in a new housing area of the city of Amersfoort”, Proceedings of the 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference (Glasgow, UK, 2000); AA.VV., “Building inte-grated photovoltaic power system: lesson learned, case studies & electrical design issues”, Report IEA PVPS T7-09:2001, 2001; A. J. Kil, E. C. Molenbroek, H. van Diermen, “Long-term performance monitoring of 500 grid connected PV systems in Amersfoort, The Netherlands”, Proceedings of the 19 th European Solar Energy Conference, Paris, 2004; A. C. de Keizer, E. W. ter Horst, E. C. Molenbroek, W. G. J. H. M. van Sark, “Evaluationg 5-years per-formance monitoring of 1 MW building integrated PV project in Nieuwland, Amersfoort, The Netherlands”, Proceedings of the 22nd Photovoltaic Solar Energy Conference, Milan, 2007.

13. J. Benemann, O. Chebab, E. Krausen, E. Schaar-Gabriel, “1 Megawatt Building-Integration of Photovoltaics: Mont-Cenis Academy Herne”, Proceedings of the 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Glasgow, 2000.14. Per ottenere la massima produzione energetica mediante il posizionamento ottimale rispetto alla captazione solare.15. È da annotare che i progettisti hanno cercato il consenso della popolazione aderendo a una volontà precisa della com-mittenza. L’edificio si colloca, infatti, nell’ex bacino industriale della Ruhr, ove le tematiche ambientali sono molto sentite, e quindi la adesione alle istanze ambientali costituisce una buona presentazione per il governo locale. Il fotovoltaico era stato in questo caso scelto proprio come il veicolo di questo consenso.


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dei condizionatori d’aria naturali, funzionando come evapo-traspiratori, e alla loro ombra la temperatura dell’aria è più bassa che all’esterno anche di 8-10 °C. Anche qui è stato utilizzato il fotovoltaico, ma non per la sua valenza sim-bolica, quanto esclusivamente per la sua utilità funzionale. I generatori fotovoltaici sono, in-fatti, collocati sulla copertura senza che la loro presenza sia enfatizzata, e lavorano per fornire agli Alberi l’energia (pulita) necessaria al loro funzionamento.

figura 1.8 alberi d’aria ecoboulevard vallecas

Madrid, Spagna. Progetto Ecosistema Urbano. Immagine dell’autrice.

figura 1.7 a/b pergola del forum 2004

Barcelona, Spagna. Progetto Torres&Lapeňa. Immagini su cortesia di Torres&Lapeňa.

a) b)

16. R. Capezzuto, “Forum 2004 Barcelona – On està Roig? Dov’è Roig”, in Domus, 871, giugno/luglio 2004.

17. K. Feiress, L. Feiress, “Ecoboulevard”, in Architecture of Change, op. cit.

La Pergola (figura 1.7a/b) è essenzialmente un ampio piano fotovoltaico (circa 500 kWp), sor-retto da quattro sostegni in calcestruzzo. Qui, ad attrarre il pubblico, facendo della Pergola un vero e proprio elemento catalizzatore dello spazio del Forum,16 sono la grande dimensione, l’area om-breggiata che offre ristoro nelle giornate asso-late, e anche soprattutto l’impiego “evidente” del fotovoltaico. Nello specifico, la Pergola va letta non come un oggetto che integra il fotovoltaico, quanto come un impianto urbano di produzione energetica, che denuncia con forza alla piazza la sua funzione di produttore di energia, e “attrae” come urbanmark mediante l’uso iconico della grande superficie blu fotovoltaica.Gli Alberi d’Aria (figura 1.8) sono stati proget-tati come elementi temporanei di valorizzazione dello spazio pubblico del quartiere Vallecas. Ri-cordano degli enormi cilindri sollevati dal suolo, e al loro riparo possono svolgersi diverse attività ricreative, come, per esempio, la proiezione di film.17 A essere attraente, nel caso degli Alberi d’Aria, è certo il loro aspetto stravagante ed evocativo ottenuto mediante le dimensioni, la forma mutuata dall’archeologia industriale, ma anche il fatto che essi offrono un riparo fresco agli abitanti del quartiere che patiscono il caldo delle giornate estive. Infatti, essi agiscono come



Caso emblematico è il modulo CAPA, proget-tato da Cannatà&Fernandes, e realizzato a Ma-tosinhos (Portogallo) nel 2003 (si veda la figura 1.9). L’unità CAPA è un parallelepipedo con due facciate vetrate, impostato su un rettangolo di pianta lungo 9 e profondo 3 m (le dimensioni sono quelle di un container). L’unità è dotata di un generatore fotovoltaico della taglia di 2.2 kWp, costituito da un piano inclinato realizzato con moduli opachi standard (massima efficienza) e posizionato in modo da assicurare la massima producibilità (esposizione a sud e tilt ottimizzato in funzione della latitudine di installazione). È questo un caso evidente in cui l’autosufficienza energetica si traduce in maniera quasi diretta in un segno (inclinato, blu e opaco), che connota fortemente l’edificio, ed è dimensionato sulla sua specifica domanda energetica. È interessante os-servare che, per le unità spaziali minime autosuf-ficienti, questa specie di “copricapo” fotovoltaico offre un’immediata possibilità di lettura del “me-tabolismo” dell’edificio, e cioè di quanta energia elettrica all’edificio occorra per sostenersi alimen-tando le sue funzioni. Eventuali sproporzioni tra il copricapo e l’edifi-cio possono essere lette come indicatori visivi di una buona o cattiva prestazione energetica. Infatti, stante la condizione dell’autosufficienza, non vi è possibilità né di bilancio negativo né positivo (salvo che l’unità non alimenti una funzione a essa esterna e abbia, quindi, un bilancio positivo), ma unicamente di bilancio zero; quindi, se il copri-capo è grande, significa che l’edificio consuma molto, e consuma poco quando il copricapo è piccolo. Dal punto di vista formale CAPA rap-presenta la risposta formale “minima” al requisito dell’autosufficienza energetica: un grande piano fotovoltaico inclinato, sovrapposto all’edificio e incluso entro il suo confine fisico (impronta). Tut-tavia, è evidente che a una maggiore complessità funzionale e morfologica dell’edificio (per esempio un edificio abitativo multipiano), corrisponderà anche una maggiore complessità nella risposta formale al requisito dell’autosufficienza. In ragione di questa circostanza, un dominio formale di spe-rimentazione interessante nei prossimi anni sarà proprio quello della ricerca di soluzioni formali, oltre che tecnologiche, appropriate per il tema dell’autosufficienza energetica degli edifici.

1.2.4 autosufficienza: unità spaziali minimeL’autosufficienza è la caratteristica principale di al-cune unità spaziali minime che utilizzano impianti fotovoltaici non connessi alla rete per soddisfare i fabbisogni di energia elettrica legati alla loro fun-zione. Queste unità possono essere progettate per essere inserite in ambienti urbani o naturali, così come in situazioni di emergenza; di conseguenza tecnologie e materiali possono variare in funzione del sito e dell’impiego. La caratteristica dell’auto-sufficienza delle unità spaziali minime crea una relazione molto stretta tra la loro domanda ener-getica e la produzione del generatore fotovoltaico, e cioè, in ultima analisi, tra architettura e fotovol-taico. Infatti, un’importante implicazione di questa condizione di autosufficienza è che l’aspetto (l’e-stetica) del progetto architettonico è fortemente condizionato dal fotovoltaico. Più in dettaglio, la dimensione del generatore (area) deve essere commisurata alla domanda energetica; e, inoltre, la producibilità dell’im-pianto deve essere massimizzata (in modo da non richiedere un’area troppo grande). Questi parametri influenzano notevolmente il progetto architettonico; infatti, come è noto, la producibi-lità del fotovoltaico dipende dal posizionamento dei moduli (angoli di tilt e di azimuth), e dalle loro caratteristiche tecniche. Così, da una parte, il cor-retto posizionamento del generatore fotovoltaico influenza la forma dell’unità spaziale, dall’altra le caratteristiche tecniche dei moduli (per esempio opacità, semitrasparenza, tecnologia impiegata) limitano la variabilità formale del fotovoltaico, poiché la loro scelta deve essere orientata alla massima efficienza produzione ed efficienza.

figura 1.9 modulo capa

Matosinhos, Portogallo. Progetto Cannatà &Fernandes.


fotovoltaico negli edifici

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