Pannelli fotovoltaici e architettura solare

I pannelli solari fotovoltaici consentono di produrre energia elettrica sfruttando l'irraggiamento solare.

L'impiego di questa tecnologia è molto diversificato, dalla semplice alimentazione di piccoli oggetti, all'utilizzo residenziale e industriale in zone servite e non dalla rete.

Gli impianti fotovoltaici basano il loro funzionamento sul modulo fotovoltaico, a sua volta costituito da varie celle, e trasformano l'energia della radiazione solare direttamente in energia elettrica. Quando prodotta, detta energia può essere usata direttamente, "stoccata" in batterie o immessa in rete. La produzione di energia elettrica avviene grazie all'effetto fotovoltaico. Questo processo è possibile sfruttando le proprietà fisiche di alcuni elementi definiti semiconduttori, uno fra questi è il Silicio.

Questo elemento ha reso possibile l'attuale tecnologia del fotovoltaico.

Il funzionamento consiste nel realizzare un elemento denominato "cella", costituito da silicio di spessore molto ridotto (circa 3 decimi di mm) che, abbinato ad atomi di diverso materiale (Boro e Fosforo), consente di ottenere correnti elettriche all'interno della cella. Allo strato di silicio vengono applicati dei contatti elettrici, che sostanzialmente raccolgono l'energia prodotta dalla cella e la convogliano all'esterno.

Il rendimento delle celle fotovoltaiche è variabile in funzione dello stato in cui il Silicio è utilizzato nella cella; attualmente, con le ultime tecnologie, il rendimento delle celle varia da 5% al 15% e oltre. In laboratorio però si sono raggiunti valori ben più elevati, anche oltre il 30%.

Grazie all'unione di varie celle, è possibile realizzare il "Modulo Fotovoltaico", che è l'elemento base per l'applicazione pratica nell'edilizia.
Il Modulo Fotovoltaico, del tipo più comunemente utilizzato in edilizia, è un pannello costituito da vari strati posti come indicato:

Strato esterno: costituito da una lastra di vetro, generalmente extrachiaro
1° strato intermedio: foglio sigillante trasparente in EVA(acetato di vinile) o PVB(Polivinilbutirrale)
2° strato intermedio: celle fotovoltaiche
3° strato intermedio: foglio sigillante trasparente in EVA(acetato di vinile) o PVB(Polivinilbutirrale)
Strato interno. Vetro o altro materiale opaco

Il pannello così realizzato, può poi essere impiegato a scopi edili, quindi inserito in facciate continue di vario tipo, in serramenti, coperture, ecc.
La lastra può essere ovviamente utilizzata per la realizzazione del vetro camera.


RIVESTIMENTI, FACCIATE E FRANGISOLE.

L'impiego di pannelli fotovoltaici per il rivestimento degli edifici è un problema cha ha richiesto molte ricerche per giungere a soluzioni dal buon compromesso fra costo e rendimento.

L'offerta di pannelli fotovoltaici sul mercato è cresciuta notevolmente negli ultimi anni, e oggigiorno sono disponibili pannelli solari integrabili nelle soluzioni di rivestimento per esterni, offrendo nuove possibilità tecniche ed estetiche ai progettisti dell'architettura sostenibile.

Il fissaggio dei pannelli fotovoltaici concepiti in questo modo è possibile con sistemi standard per facciate continue convenzionali e con altri sistemi tradizionali concepiti per il vetro, oltre che per in diverse applicazioni come frangisole, pensiline, e arredo per esterni di vario tipo.

Queste soluzioni risultano paricolarmente indicate per il rivestimento delle pareti esposte a Sud con moduli fotovoltaici in sostituzione di pannelli ornamentali in metallo, pietra o materiali compositi.

Il tipo di modulo fotovoltaico piu diffuso in questo campo di applicazione è quello composto da pannelli fotovoltaici inseriti fra due lastre in vetro.

L'utilizzo di questi moduli è adatto anche per facciate in vetro strutturale con pannelli fotovoltaici, ma la sostituzione dei moduli eventualmente danneggiati risulta particolarmente onerosa in questo caso. Esistono inoltre moduli fotovoltaici semitrasparenti che si possono impiegare nelle facciate continue ove sia necessario un passaggo di luce non eccessivo, che possono essere anche alternati a pannelli fotovoltaici ciechi.

Per il miglior rendimento energetico i pannelli fotovoltaici vanno applicati su facciate continue inclinate.

Qualora utilizzati come elemento di rivestimento per edifici, i moduli fotovoltaici non costituiscono una spesa aggiuntiva al costo dell'opera ultimata, ma un elemento costruttivo che sostituisce quelli tradizionali.
Un'ulteriore opportunità offerta dalle facciate fotovoltaiche è costituita da sistema che unisce i vantaggi del sistema fotovoltaico con quelli di un collettore solare per l'accumulo di energia termica. Ciò può essere possibile facendo circolare nella parte posteriore dei pannelli l'aria o l'acqua fredda utilizzate all'intenro dell'edificio, ottenendo il duplice vantaggio di recuperare l'energia termica accumulata dai pannelli solari e allo stesso tempo di migliorarne il rendimento, poichè questi lavorano meglio a temperature piu basse.

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