L’ombreggiamento riduce l’efficienza dell’impianto fotovoltaico e potrebbe causare problemi di sicurezza innescati dai diversi livelli di corrente presenti nelle celle fotovoltaiche. In caso di ombreggiamento parziale, le celle coperte fungono da dissipatori di calore. Questo fenomeno, noto come “hot-spot”, provoca un aumento della temperatura del modulo che può raggiungere valori superiori a 100°C. Per evitare di danneggiare le celle ombreggiate, nel modulo sono incorporati dei diodi di by-pass per consentire il flusso di corrente ed evitare che questa passi attraverso la cella ombreggiata. Idealmente, un diodo di by-pass dovrebbe essere inserito per ogni cella, in realtà sono montati per ogni stringa di celle.
Durante la prima fase di un progetto è importante analizzare il potenziale solare dell’area in questione. Esistono diversi strumenti online che sono in grado di stimare e calcolare l’irraggiamento e il movimento del sole. Ombre lontane causate dal profilo geografico (es. montagne) potrebbero influenzare l’irraggiamento di un impianto solare. Per questo motivo, un corretto approccio progettuale dovrebbe tenere conto dell’orizzonte solare.
Percorso del sole e linea dell’orizzonte elaborati con PVSyst. Fonte: SUPSI-ISAAC.
La complessità dell’ambiente costruito causa molto spesso scenari non ottimali per gli impianti fotovoltaici che possono anche causare delle criticità, per esempio influenzando la radiazione solare incidente sulle superfici degli edifici e creando delle limitazioni e la riduzione del potenziale solare in diversi modi. In particolare si individuano due aspetti: i vincoli urbani e quelli edilizi.
_____
I fattori urbani sono vincoli legati al processo di sviluppo urbano, ad esempio:
– densità urbana: nelle aree densamente edificate, la vicinanza dei fronti degli edifici lungo le strade rende le facciate difficili da sfruttare a fini energetici, in quanto fortemente ombreggiate;
– oggetti urbani: l’ombreggiamento causato dalla vegetazione nei viali o nei cortili, così come le infrastrutture stradali, può ridurre la produzione di energia fotovoltaica e potrebbe causare problemi di sicurezza;
– densificazione urbana: i piani di densificazione urbana definiscono regole per lo sviluppo urbano in cui l’auto-ombreggiatura e l’ombra di (nuovi) edifici adiacenti potrebbero influire notevolmente sul potenziale di energia solare e sulla disponibilità di luce diurna.
_____
I fattori costruttivi sono vincoli legati alla tipologia dell’edificio, ad esempio:
– dimensioni e orientamento dell’edificio: le dimensioni e la geometria dell’edificio definiscono le principali possibilità tecniche di implementazione di un sistema fotovoltaico. Inoltre, l’orientamento dell’edificio ha un impatto sulla produzione di energia solare. È importante installare i moduli fotovoltaici su diverse facciate esposte così da aumentare l’autoconsumo, ottimizzando il profilo giornaliero della produzione energetica;
– articolazione: l'”articolazione dell’edificio” rappresenta le diverse parti dell’edificio come balconi, finestre, marcapiani, logge, tettoie, ecc. che potrebbero generare superfici sporgenti e/o elementi rientranti che causano una riduzione della superficie adatta alla produzione di energia. Tuttavia, è possibile massimizzare la superficie fotovoltaica sfruttabile adattando accuratamente i rivestimenti FV a questi elementi edilizi o approfittando di una ri-modellazione dell’edificio in caso di risanamento.
Situazioni di ombreggiamento. Fonte: IEA PVPS.
Considerando un impianto BIPV come parte di un intervento più ampio, è possibile superare alcune barriere tecniche grazie ad una strategia di progettazione ottimale dell’intervento di risanamento che tiene conto sia degli aspetti tecnici che di quelli architettonici.
Da un lato abbiamo soluzioni tecniche (come un accurato cablaggio elettrico, l’utilizzo di tecnologie fotovoltaiche appropriate e una gestione razionale dell’energia) che possono moderare/eliminare alcune delle criticità energetiche che le situazioni edilizio/urbane possono creare su un impianto fotovoltaico (ad esempio a causa dell’ombreggiamento e/o di un’esposizione non ottimale).
D’altra parte, possiamo concentrarci sull’approccio di progettazione BIPV, sia in termini di concetto architettonico che di costruzione dell’involucro edilizio, che permette di evitare fin dalle prime fasi della progettazione alcuni degli aspetti critici che potrebbero influenzare la produzione di energia fotovoltaica, tenendo attentamente in considerazione le regole di base della progettazione e ottimizzando i fattori BIPV in base allo specifico contesto urbano/edilizio.
