fotovoltaico negli edifici

fotovoltaico

negli edifici

manuali

di progettazione

sostenibile

alessandra scognamiglio

paola bosisio

vincenzo di dio

fotovoltaico negli edifici

• quadro normativo

• conto energia

• incentivi

• aspetti economici

• tecnologia

• prodotti

• progettazione

• dimensionamento

• integrazione architettonica

• casi studio

• gestione dell’impianto

• autorizzazioni

• procedure

dimensionamento,

progettazione

e gestione degli impianti

presentazione di heinz a. ossenbrink

prefazione di gianni silvestrini

paola delli veneri

salvatore favuzza

laura lancellotti

lucia vittoria mercaldo

carlo privato

gaetano zizzo

Ediz

ioni

Am

bien

te

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

fotovoltaico negli edifici

Dimensionamento, progettazione e gestione degli impianti

collana Manuali di progettazione sostenibilediretta da Federico M. Butera

realizzazione editoriale Edizioni Ambientewww.edizioniambiente.itwww.reteambiente.itwww.nextville.itwww.verdenero.it

direttore editoriale Marco Moro

progetto grafico GrafCo3, Milano

coordinamento redazionale Diego Tavazzi

impaginazione Paola Mezza

© copyright 2009Edizioni Ambiente srlvia Natale Battaglia 10, 20127 Milanotel. 02 45487277, fax 02 45487333

ISBN 978-88-96238-14-1

Finito di stampare nel mese di novembre 2009presso Genesi Gruppo Editoriale – Città di Castello (Pg)Stampato in Italia – Printed in ItalyQuesto libro è stampato su carta riciclata 100%

sommario

Presentazione 9

Heinz A. Ossenbrink

Prefazione 11

Gianni Silvestrini

Premessa 13

Alessandra Scognamiglio

Introduzione 19

Carlo Privato

1. architettura/fotovoltaico:

stato dell’arte e prospettive di ricerca 29


1.1 Introduzione 29

1.2 Passato e presente: stato dell’arte 30

1.3 Possibile futura evoluzione: prospettive di ricerca 36

2. quadro normativo e legislativo 49

Paola Bosisio, Salvatore Favuzza

2.1 Strategie energetiche e opportunità normative 49

2.2 Disposizioni giuridiche 55

2.3 Disposizioni tecniche 73

3. valutazioni economiche e incentivi 77

Paola Bosisio, Salvatore Favuzza

3.1 Mercato del fotovoltaico 77

3.2 Costo del fotovoltaico 84

3.3 Il Conto energia in Italia 86

3.4 Scambio sul posto e Cessione in rete 95

3.5 Regime fiscale 108

3.6 ICI sugli impianti fotovoltaici 119

4. la tecnologia fotovoltaica 123

Paola Delli Veneri, Laura Lancellotti, Lucia Vittoria Mercaldo

4.1 Introduzione 123

4.2 Cenni sulla radiazione solare 124

4.3 La tecnologia fotovoltaica convenzionale: il silicio cristallino 133

4.4 La seconda generazione del fotovoltaico: i film sottili 140

4.5 Tecnologie fotovoltaiche emergenti e concetti innovativi 150

5. componenti di un impianto fotovoltaico 159

Vincenzo Di Dio, Salvatore Favuzza, Gaetano Zizzo


5.2 Il generatore fotovoltaico 160

5.3 Cavi e protezioni della sezione in c.c. 167

5.4 Le strutture di sostegno 168

5.5 Gruppo di conversione 168

5.6 Sistemi di interfaccia con la rete 174

6. progettazione di impianti fotovoltaici 175


6.1 Premessa 175

6.2 Sopralluogo, analisi dei luoghi e studio delle ombre 175

6.3 Scelta della taglia 178

6.4 Individuazione del livello della tensione in uscita 179

6.5 Scelta della struttura e dell’impianto FV 180

6.6 Scelta della modalità di collegamento a terra della sezione in corrente continua (c.c.) 182

6.7 Scelta del sistema di protezione contro i contatti diretti 184

6.8 Scelta del sistema di protezione contro i contatti indiretti nella sezione in c.c. 184

6.9 Scelta del sistema di protezione contro i contatti indiretti nella sezione in c.a. 186

6.10 Struttura del campo FV e suddivisione in stringhe 187

6.11 Dimensionamento dei componenti dell’impianto fotovoltaico 189

6.12 Esempio di dimensionamento di un impianto FV grid-connected da 10kWp 195

6.13 Considerazioni conclusive 200

7. integrazione architettonica

e componenti fv appropriati 201


7.1 Integrazione architettonica: considerazioni iniziali 201

7.2 Definizioni 202

7.3 Integrazione e decreto Conto energia 205

7.4 Criteri guida per l’integrazione del fotovoltaico negli edifici 214

7.5 Scelta dei componenti fotovoltaici appropriati 222

8. collaudo, verifiche tecnico-funzionali

e manutenzione 265


8.1 Generalità 265

8.2 Verifiche tecnico-funzionali 265

8.3 Scheda tecnica e certificato di collaudo 271

8.4 Manutenzione 273

9. aspetti tecnico-gestionali

della progettazione 277

Paola Bosisio, Gaetano Zizzo

9.1 Iter autorizzativo 277

9.2 Disposizioni regionali 279

9.3 Procedura di connessione alla rete elettrica 285

9.4 Procedure di attivazione delle convenzioni con il GSE 288

9.5 Contabilizzazione dell’energia 300

9.6 Documentazione di progetto e documentazione finale d’impianto 304

10. casi studio 309



10.2 Châtillon – Sede della Compagnia Valdostana delle Acque CVA 310

10.3 Bergamo – Xeliox Energy Lab 313

10.4 Settimo Rottaro – Parco giochi e pensilina fotovoltaica 316

10.5 Lecco – Progetto nuova sede uffici GR Informatica 320

10.6 Bergamo – Progetto ITCLab 325

10.7 Milano – Progetto Edificio Santander 328

10.8 Lodi – Casa minori Fondazione Don Leandro Rossi 332

10.9 Brescia – Sanpolino e Violino – Edilizia residenziale pubblica 335

10.10 Piacenza – Casa Agosti – La casa che insegue il Sole 339

10.11 Modena – Progetto Ecological Office 341

10.12 Roma – Nuova sede uffici CMB 345

11. casi emblematici e autorizzazioni 349

Paola Bosisio


11.2 Tipologie di installazione 350

11.3 Ubicazione degli impianti 356

appendici 367

Photon: catalogo sistemi di montaggio 368

Riferimenti bibliografici 379

Ringraziamenti 383

Ovunque, in ogni cultura del mondo, l’edificioè parte essenziale dell’ambiente in cui viviamo.Dalla sua originaria funzione di protezionedalle avversità atmosferiche, si è evoluto diven-tando un habitat universale, adatto alle rela-zioni umane e a una vita confortevole, al la-voro e al tempo libero.Stiamo per affacciarci su un’interpretazionecompletamente nuova dell’edificio e dell’am-biente costruito di cui è parte. Cosa significa vi-vere in questo ambiente che stiamo creando, intermini di sostenibilità, di uso delle risorse e inrapporto all’eredità che lasceremo alle genera-zioni future?Abbiamo l’opportunità di aggiungere agli edi-fici una funzione nuova e capace di produrretutta l’energia necessaria a soddisfare i nostribisogni.L’integrazione dell’energia solare negli edificisarà molto di più del semplice utilizzo dei tetti,intesi come spazio immediatamente disponi-bile. Dovrà essere, infatti, un’opportunità per“vivere” i nostri bisogni energetici, per ren-derli presenti e costantemente visibili, piutto-sto che lasciarli nascosti, relegati in un’infra-struttura più o meno invisibile, come qualcosadi cui si prende cura una tecnologia anonimache sfugge al nostro controllo e alla nostra at-tenzione.Questo libro arriva al momento giusto: dimo-stra e insegna che l’integrazione dell’energiasolare nell’ambiente costruito è parte impre-scindibile della soluzione alla quale bisognaricorrere per far sì che il nostro pianeta possaconservarsi ed essere disponibile anche per inostri bambini. Se la politica europea conta dipoter raggiungere una percentuale media diimpiego dell’energia rinnovabile pari al 20%entro il 2020, allora l’energia solare dovrà con-tribuire in maniera essenziale a questo obiet-tivo. L’energia elettrica prodotta da solare fo-tovoltaico, da sola, può fornire più del 5%,

forse anche il 10%, dell’elettricità consumata inEuropa entro il 2020; tuttavia questo è vero,già solo per mere motivazioni tecniche, se esoltanto se riusciremo a farla diventare parteintegrante dell’edificio.Tuttavia, c’è molto di più del raggiungimentodi un obiettivo tecnico. L’obiettivo dell’integra-zione del solare fotovoltaico negli edifici deveessere ben più ambizioso. Deve soprattuttoessere un simbolo, una visione del nostro fu-turo energetico, un’idea di come la nostrarealtà possa conformarvisi. Si tratta di adottareun nuovo approccio culturale alla produzionedi energia, che non nasconde il luogo dellaproduzione, (realizzando per esempio impiantieolici off shore), ma, piuttosto, rende questoluogo di produzione, e lo stesso meccanismo,visibili e parte integrante della nostra vita. Equesta è una funzione a cui solo gli edifici,con la loro densa e complessa storia e presenzaculturale, possono assolvere.Questo non è il primo libro che descrive le tec-nologie, o possibilità ed esempi pratici di inte-grazione del fotovoltaico nell’ambiente co-struito. Ma è certamente il primo a sostenerequesta nuova visione unitaria, condivisa da ar-chitetti e ricercatori esperti della tecnologia,nel tentativo di connettere il tutto e veico-larne la diffusione in modo che possa divenirerealtà.Sono convinto che condividerete il piacereche continuo a provare sfogliando le pagine diquesto libro, catturati dai dettagli di questatecnologia così affascinante, che riesce aproiettare i remoti segreti della fisica dei quantinelle vite di ogni giorno, nostre e dei nostribambini.

Heinz A. OssenbrinkHead of Renewable Energy Unit

European CommissionJoint Research Centre – Institute for Energy

presentazione

Heinz A. Ossenbrink

9

Il fotovoltaico in Italia ha una lunga storia.Nei primi anni Novanta dello scorso secolo ilnostro paese svolse, grazie alle realizzazioni digrandi impianti con una potenza di 1-3 MW,un ruolo di punta a livello internazionale. Pas-sata questa fase di sperimentazioni il mercatoha vivacchiato per anni. Nel frattempo mon-tava progressivamente l’ondata del fotovol-taico giapponese, seguita a ruota dalla crescitagraduale ma inesorabile del mercato tedesco,basate entrambe sull’intuizione che lo sbocconaturale della tecnologia riguardava l’integra-zione del solare negli edifici. Si tratta infatti diun’area d’intervento con una potenzialitàenorme, di centinaia di GW e che potrà, comevedremo, diventare competitiva sul medio pe-riodo. Da noi questo settore si è aperto timidamentegrazie a un primo programma, denominato“10.000 tetti fotovoltaici”, varato nel 2000, cheutilizzava lo strumento dell’incentivo in contocapitale non essendo ancora a quel tempo po-liticamente maturi i tempi per il meccanismodel conto energia. Con i decreti del 2005 e del2007 basati sulla valorizzazione economicadell’elettricità solare prodotta, il cosiddetto“Conto energia”, anche da noi il mercato èesploso portandosi ai vertici delle installazionimondiali. Nel 2010 la potenza solare colle-gata in rete potrebbe sfiorare la soglia dei 2.000MW, grazie a un mix di decine di migliaia diinstallazioni sugli edifici e di centinaia di cen-trali a terra.Se proiettiamo lo sguardo sul medio e lungoperiodo le prospettive sono ancora più rosee.Secondo il “position paper” del Governo ita-liano, il fotovoltaico nel 2020 potrebbe rag-giungere una potenza di 8,5 GW, poco sottoal contributo dell’eolico stimato a 12 GW. Sitratta di obiettivi ambiziosi, ma è prevedibileche in presenza di un accordo globale sul climal’Europa innalzi il proprio obiettivo di ridu-

zione dei gas climalteranti dal 20% al 25% oaddirittura al 30%. In questo caso occorreràspingere decisamente sul versante dell’effi-cienza energetica e su quello delle fonti rinno-vabili. Il fotovoltaico è destinato, nella pro-spettiva di un innalzamento degli obiettivi, asvolgere un ruolo ancora più incisivo. L’obie-zione più scontata a questo scenario spinto ri-guarda l’impatto sulle bollette elettriche sullequali si scaricherebbero gli incentivi al fotovol-taico. Ma questa preoccupazione non tieneconto del possibile raggiungimento della gridparity tra il 2013 e il 2015 nelle varie regionidel paese. Quando il costo dell’elettricità solarediventerà inferiore a quello della bolletta, ilnumero delle installazioni esploderà anche seil livello delle incentivazioni dovesse esseremolto modesto.Perché ciò avvenga si dovranno avere forti ri-duzioni dei prezzi delle installazioni. Il calo del-l’ultimo anno è legato all’andamento del mer-cato che vede un’offerta largamente superiorealla domanda. Ma non bisogna dimenticareche la produzione su larga scala, dell’ordinedelle decine di GW all’anno, accompagnatadall’immissione sul mercato di soluzioni moltoinnovative, porteranno a un’ulteriore riduzionedi prezzi nei prossimi anni, rendendo plausibilel’obiettivo della grid parity.In questo scenario è evidente che l’integra-zione del solare nell’edilizia acquista una va-lenza strategica, perché è proprio in questocomparto che la diminuzione dei prezzi con-sentirà di autoalimentare la domanda.Da qui l’importanza di dedicare una particolareattenzione alla ricerca di nuovi materiali e dinuove soluzioni tecnologiche che consentanodi sfruttare al meglio il potenziale esistente e altempo stesso la necessità di prestare un’atten-zione sempre maggiore all’integrazione archi-tettonica dei moduli solari. Puntare sull’ItalianSolar Design rappresenta una grande opportu-

prefazione

Gianni Silvestrini

11

nità per recuperare il ritardo accumulato dalnostro paese nell’offerta del fotovoltaico. Moltisegnali indicano che queste sono le prospet-tive. Bisogna rafforzare l’impegno di ricerca-tori, progettisti, designer, costruttori per essere

pronti a cogliere le nuove opportunità che siaprono.

Gianni SilvestriniPresidente di Exalto

12 fotovoltaico negli edifici prefazione

fotovoltaico negli edifici

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