Sistemi BIPV: fotovoltaico e integrazione architettonica

Il fotovoltaico integrato, conosciuto con l’acronimo inglese BIPV Building Integrated Photovoltaics, è un sistema che svolge una duplice funzione, quella di elemento architettonico dell'involucro edilizio e quella di generatore di energia.
 
Il componente o sistema BIPV è a tutti gli effetti un componente edile, che non può essere rimosso dall’edificio senza compromettere funzionalità primarie della stratificazione costruttiva o dell’intero sistema edilizio
 

BIPV e architettura solare: integrazione tra design ed efficienza energetica

I BIPV sono un’espressione dell’architettura solare. L’architettura solare è una disciplina che mira ad armonizzare con il linguaggio architettonico le tecnologie rinnovabili, creando soluzioni in cui forma e funzione convivono in un equilibrio tra design ed efficienza energetica.
 
A differenza degli impianti fotovoltaici convenzionali, installati come elementi aggiuntivi sulle coperture o sui terreni, i BIPV sono parte integrante dell’involucro edilizio, sostituendo materiali tradizionali come tegole, vetri e pannelli di rivestimento.
 
Questa integrazione consente di ottimizzare l’uso dello spazio disponibile, migliorare le prestazioni energetiche e valorizzare l’estetica architettonica, contribuendo alla creazione di edifici sostenibili e autosufficienti.
 

BIPV: normativa di riferimento

La normativa di riferimento per i BIPV è lo standard internazionale EN 50583-1:2016 “Photovoltaics in buildings - Part 1: BIPV modules”, che definisce i moduli fotovoltaici utilizzati come prodotti da costruzione.
 
Secondo questa norma, un modulo fotovoltaico è considerato integrato nell’edificio quando assume il ruolo di un componente costruttivo, adempiendo a una delle funzioni previste dal Regolamento Prodotti da Costruzione CPR.
 
In altre parole, il modulo BIPV rappresenta l’unità fotovoltaica più piccola e non divisibile (sia elettricamente che meccanicamente) all'interno di un sistema BIPV, mantenendo la funzionalità correlata all’edificio. Se un modulo BIPV viene rimosso, deve essere sostituito con un prodotto da costruzione adeguato, in grado di garantire le stesse prestazioni tecnologiche e funzionali.
 

Applicazione e funzione del fotovoltaico integrato

I sistemi BIPV possono essere installati durante la fase di costruzione di un edificio o inseriti, come sostituiti di uno dei componenti dell’involucro, nel corso di una ristrutturazione di un edificio.
 
Un sistema BIPV non si limita a generare elettricità: svolge una duplice funzione, essendo al contempo un elemento architettonico dell’involucro edilizio e un impianto di produzione energetica.
 
Le principali aree di applicazione dei sistemi BIPV sono:
 
·   Coperture: tegole fotovoltaiche, lucernari, coperture vetrate, tetti fotovoltaici.
·   Facciate: rivestimenti fotovoltaici, facciate continue, facciate ventilate, finestre solari.
·   Elementi esterni integrati: parapetti per balconi, frangisole, schermature solari e sistemi di ombreggiamento come pensiline, tettoie o pergole.
 
In quanto componenti costruttivi, i moduli BIPV devono soddisfare requisiti connotanti aggiuntivi rispetto alla sola produzione di energia, nello specifico le tipiche funzioni dell’involucro edilizio, tra cui:
 
·   Protezione dagli agenti atmosferici (pioggia, neve, vento, grandine).
·   Protezione dai raggi UV.
·   Isolamento termico.
·   Isolamento acustico e protezione dal rumore.
·   Rigidezza, resistenza meccanica ed integrità strutturale.
·   Ombreggiamento e controllo della luce naturale.
 

Benefici del fotovoltaico architettonicamente integrato

L’integrazione del fotovoltaico negli edifici permette di:
 
·   Ridurre i consumi energetici attraverso l’autoproduzione;
·   Diminuire le emissioni di CO2, contribuendo alla sostenibilità;
·   Ottimizzare gli spazi disponibili, eliminando la necessità di installazioni su tetti o terreni;
·   Aumentare il valore immobiliare, migliorando estetica ed efficienza.
 
Inoltre, grazie all’innovazione nel settore BIPV, il fotovoltaico non è più solo un elemento tecnico, ma diventa parte integrante del linguaggio architettonico contemporaneo, combinando funzionalità, design ed efficienza energetica.
  
Vantaggio, quest’ultimo, che si traduce nella compatibilità architettonica: spesso le soluzioni fotovoltaiche sono respinte nei contesti vincolati a causa di un’offerta standardizzata e poco armonizzabile con l’architettura esistente e il paesaggio, oggi i nuovi prodotti BIPV, personalizzabili nella forma, nel colore e nelle finiture, consentono un’integrazione estetica avanzata. Questa evoluzione rende il fotovoltaico più accettabile anche in ambiti sottoposti a tutela paesaggistica e storico-architettonica, aprendo nuove possibilità per la diffusione delle energie rinnovabili anche in scenari precedentemente inaccessibili.
 

Aspetti ambientali e tipo-morfologici da considerare

Per valutare il potenziale di produzione energetica di un sistema BIPV, è fondamentale analizzare le caratteristiche ambientali e urbane del contesto in cui verrà installato. Questo processo consente di identificare i parametri chiave dell’area e dell’edificio, orientando la scelta verso le soluzioni fotovoltaiche più efficienti e adatte.
 
Uno degli aspetti primari da considerare è la posizione geografica, determinante per valutare la quantità di radiazione solare disponibile in relazione a orientamento e inclinazione delle superfici. A ciò si aggiunge l’incidenza delle ombre portate, influenzate da vari fattori, tra cui:

• la presenza di vegetazione e le caratteristiche orografiche del terreno;
•  la configurazione del tessuto urbano, ovvero la densità edilizia, la larghezza delle strade e l’altezza degli edifici;
• la morfologia dell’edificio oggetto dell’intervento.

 
Nei contesti urbani, l’analisi dell’ombreggiamento risulta particolarmente rilevante, poiché anche un'ombra parziale sulla superficie dei moduli BIPV può ridurre significativamente il rendimento dell’impianto. In questi casi, si può ricorrere a moduli dummies, ovvero elementi fittizi che riproducono l’estetica dei moduli fotovoltaici attivi, garantendo un aspetto omogeneo della facciata.
 
Un esempio significativo di integrazione efficace del BIPV in ambito urbano è Gioia 22, noto anche come la “scheggia di vetro”, che arricchisce lo skyline di Porta Nuova a Milano. Questo edificio sfrutta l’interazione tra BIPV e facciata in vetro per ottimizzare il controllo solare e la produzione energetica, raggiungendo elevate prestazioni energetiche. Il progetto dimostra come i sistemi fotovoltaici integrati possano coniugare estetica e funzionalità, migliorando l'efficienza dell’involucro edilizio e riducendo il consumo energetico complessivo.
 
Una volta individuate le superfici più idonee all’integrazione del sistema BIPV, è necessario scegliere la tecnologia fotovoltaica più adatta, valutando l’orientamento (azimut) e l’inclinazione (tilt) delle superfici, oltre alla soluzione tecnica più efficiente. Poiché le tecnologie fotovoltaiche attualmente disponibili offrono prestazioni differenti, a parità di superficie destinata al BIPV si possono ottenere risultati energetici molto diversi.
 

Mappe solari per la pianificazione urbana del fotovoltaico

Alla scala urbana, l’analisi del potenziale solare è essenziale per individuare le superfici più adatte all’integrazione del fotovoltaico e stimarne la producibilità. Tra gli strumenti più diffusi vi sono le mappe solari (o catasti solari), che forniscono informazioni dettagliate sull’idoneità delle superfici urbane all’installazione di sistemi BIPV.
 
Queste mappe, sviluppate grazie ai progressi nel telerilevamento LiDAR e nella modellazione 3D, permettono di analizzare l’incidenza dell’irradiazione solare, considerando ombreggiamenti, orientamento e topografia.
 
Utilizzate in diverse città europee, le mappe solari favoriscono una pianificazione energetica più efficace, supportando decisioni a livello comunale, distrettuale e, in alcuni casi, anche nazionale.
 

BIPV come materiale da costruzione e non come dispositivo tecnico aggiuntivo

L’integrazione del fotovoltaico negli edifici rappresenta una sfida progettuale complessa, in cui la qualità del risultato dipende dalla capacità del progettista di armonizzare tecnologia e architettura.
 
Affinché il fotovoltaico integrato possa diventare una soluzione realmente efficace, è necessario superare l’approccio tradizionale che considera i moduli fotovoltaici come dispositivi tecnici aggiuntivi, valutandoli invece come veri e propri materiali da costruzione.
 
Questa prospettiva richiede un cambio di paradigma nella progettazione, in cui i BIPV non siano semplicemente scelti per la loro efficienza energetica, ma anche per la loro integrazione morfologica con l’involucro edilizio.
 
La possibilità di personalizzare forme, colori e finiture consente oggi di inserire i sistemi fotovoltaici in un progetto architettonico coerente, trasformandoli in elementi costruttivi capaci di dialogare con il contesto e rispondere alle esigenze estetiche e funzionali dell’edificio.
 
Solo attraverso un approccio progettuale consapevole e multidisciplinare, il fotovoltaico architettonicamente integrato potrà affermarsi come una soluzione imprescindibile nell’architettura contemporanea, contribuendo alla realizzazione di edifici sempre più sostenibili e autosufficienti, senza compromessi estetici.