Purtroppo, la facciata solare non decolla

La facciata dell'impianto sportivo e per il tempo libero di Wallisellen brilla ai visitatori da lontano. Lo spruzzo di colore rosso sugli ampi campi sportivi del comune dell'agglomerato di Zurigo ha uno sfondo energetico. Con questo progetto, il proprietario dell'edificio e il fornitore locale di servizi energetici stanno percorrendo strade innovative per promuovere la produzione di elettricità rinnovabile. Due facciate sono dotate di celle solari colorate. Insieme al fotovoltaico (PV) sul tetto, la superficie solare di 3.800 metri quadrati fornisce 600.000 chilowattora di elettricità all'anno. Secondo il fornitore locale di servizi energetici, die werke, questo è sufficiente per produrre energia rinnovabile per 140 famiglie.

Trattare il campo di ghiaccio con l'energia solare

L'impianto solare sui campi sportivi di Wallisellen è attualmente uno dei primi 15 del cantone di Zurigo in termini di dimensioni. È la seconda facciata che produce elettricità di queste dimensioni nella città di circa 15.000 abitanti. Con il sistema, l'impianto sportivo può rifornirsi di elettricità nel corso dell'anno. In autunno, gli operatori utilizzano anche l'energia solare per preparare il campo di ghiaccio di 3400 metri quadrati. In inverno, viene raffreddato in modo ecologico grazie all'impianto fotovoltaico. Ma anche il lato finanziario è interessante: secondo il fornitore di energia, l'energia solare è più economica dell'elettricità dalla rete.

Il fornitore di servizi energetici di Wallisell ha fatto un passo avanti nella decarbonizzazione. Vuole decuplicare la sua produzione fotovoltaica entro il 2030: "Il nostro obiettivo è dieci gigawattora di energia solare, che ci permetterebbe di servire fino a 2.500 famiglie", dice Louis Krähenbühl, Product Manager Energy Supply. Nel processo di contrattazione, werke fa realizzare impianti fotovoltaici su richiesta del cliente.

Più luminoso è il colore, maggiore è la perdita di potenza

Con l'energia solare, oggi sono possibili praticamente tutti i colori e forme diverse, dice Krähenbühl. Ma avverte: le richieste speciali farebbero salire i costi. Krähenbühl sottolinea un punto interessante sui moduli fotovoltaici colorati: Più il colore è brillante, più la perdita di potenza è elevata. Se, per esempio, un costruttore vuole una facciata con moduli bianchi, deve fare i conti con una perdita di rendimento elettrico di circa il 40 per cento. Con i moduli rossastri utilizzati per l'impianto sportivo, la perdita è di circa il 20 per cento.

Va da sé che una facciata solare è più facile ed economica da implementare in un nuovo edificio, poiché può essere pianificata in una fase molto precoce.

Il fornitore locale di servizi energetici vorrebbe realizzare più facciate solari, perché sono particolarmente interessanti nei mesi invernali quando la domanda di elettricità è alta. Ma non è facile trovare aree adatte, specialmente in edifici esistenti, spiega Krähenbühl. "Spesso i lati di una casa che prendono molto sole sono già dotati di grandi finestre o balconi.

Inoltre, il proprietario dell'edificio è piuttosto critico riguardo all'estetica della facciata della sua casa, anche se la tavolozza dei colori e la scelta delle forme dei moduli fotovoltaici sono oggi ampie. Un sistema solare sul tetto incontra molta meno resistenza da parte del proprietario di casa.

Questo è un peccato, perché le celle solari sulla facciata dell'edificio hanno diversi vantaggi rispetto a un impianto fotovoltaico sul tetto: secondo gli esperti, la resa elettrica è più equilibrata durante tutto l'anno - ergo ideale per il semestre invernale quando il sole è più basso nel cielo. Inoltre, non rimane neve sui moduli solari installati verticalmente.

Costruire case a ventaglio Beat Kämpfen (Kämpfen Zinke + Partner Architekten) è anche impegnato in un'architettura più solare. Nel 2001, ha costruito Sunny Woods, la prima casa svizzera a energia termica zero con un sistema fotovoltaico a film sottile sul tetto, che ha avuto un grande successo all'epoca. Ma il suo repertorio comprende anche edifici con una facciata solare, perché per lui è chiaro che oggi la promozione del rendimento invernale è in primo piano. Nel 2019, ha ricevuto il Premio Solare Svizzero per la sua casa plurifamiliare in legno costruita secondo Minergie-P con un involucro edilizio fotovoltaico di colore marrone nel sito di Höngg nella città di Zurigo (vedi foto sotto). Ciò che è speciale in questo edificio sono i moduli fotovoltaici in vetro, che sono stampati a colori con una griglia su piccola scala. Contengono anche dei quadrati neri, ma non visibili. Ecco perché la perdita di potenza di questi moduli è inferiore al 20%.

Per generare più energia rinnovabile in inverno, Kämpfen raccomanda fondamentalmente una nuova architettura: "Le case a ventaglio con la più grande superficie possibile e un orientamento da sud-est a sud-ovest sarebbero ideali". In termini di design, è spesso difficile dotare gli edifici esistenti di moduli solari sulla facciata.

La pianificazione è complessa ed elaborata, il che fa salire i costi, dice l'architetto.

Ristrutturazioni esemplari con facciata solare

Nonostante tutta la complessità - una persona che non si tira indietro di fronte a ristrutturazioni e conversioni con facciate solari retrofittate è Karl Viridén. Con il suo studio di architettura, ha già dimostrato più volte ciò che è possibile in questo senso e ha fissato gli accenti corrispondenti: L'edificio per uffici esteticamente riuscito del produttore di isolanti Flumroc a Flums SG, che è stato rinnovato molto tempo fa, è esemplare e mutato in un edificio plus-energy - e una volta ha vinto il premio solare: un esempio di integrazione fotovoltaica di successo sulla facciata (vedi foto sopra). Lo studio di architetti ha anche dato un nuovo involucro fotovoltaico, quasi non appariscente, a un edificio di 40 anni con 28 nuovi appartamenti nella città di Zurigo. Un abito solare in una tonalità grigiastra, che ha quindi una perdita di potenza di circa il 39 per cento rispetto a una facciata solare nera. Tuttavia, questo vecchio edificio è stato ristrutturato in modo tale che ora è un PEB, cioè un edificio plus-energy, che produce più energia elettrica in media annuale per il riscaldamento, l'acqua calda e l'elettricità di quanta ne abbia bisogno. Questo edificio rinnovato è un progetto faro sostenuto dall'Ufficio federale dell'energia (UFE) (vedi foto sotto).

Nuovo opuscolo SIA in arrivo

Se si chiede all'architetto solare Viridén perché le cose non procedono più velocemente con le facciate, parla chiaro: "Solo pochi architetti sono sufficientemente esperti in questo campo. C'è una mancanza di supporto, di norme, le persone hanno probabilmente paura di rischiare. Le sue speranze sono riposte, tra l'altro, nella Società svizzera degli ingegneri e degli architetti (SIA). Al momento è in preparazione la nuova scheda tecnica SIA 2062, che si occupa dell'integrazione del fotovoltaico negli edifici. Questo potrebbe aprire la strada ai suoi colleghi professionisti per avvicinarsi sempre più all'argomento, dice Viridén. Il comportamento esitante dei costruttori e degli architetti difficilmente sarà dovuto alla questione dei costi. "Entro 15 anni, un costruttore avrà recuperato i costi aggiuntivi di una facciata solare rispetto al rivestimento convenzionale con il rendimento dell'elettricità". Ma forse molti non lo saprebbero.

Il potenziale solare sarebbe grande

È noto che il consumo di elettricità in Svizzera è significativamente più alto in inverno che in estate. Questo è il motivo per cui c'è un'eccedenza di importazioni di quattro terawattora (TWh) in media durante la stagione fredda. Questa eccedenza è destinata ad aumentare con la chiusura di altre centrali nucleari. La rapida espansione delle energie rinnovabili è particolarmente importante per la sicurezza dell'approvvigionamento, secondo il rapporto del Consiglio federale "Produzione di elettricità in inverno grazie al fotovoltaico", pubblicato nel giugno 2021. Lo studio, che risale a un postulato dell'ex consigliere nazionale del PS Mathias Reynard, mostra come il fotovoltaico su e per gli edifici potrebbe aumentare l'elettricità per il semestre invernale: I registri solari di sonnendach.ch e sonnenfassade.ch mostrano un rendimento energetico annuale di 50 TWh per gli edifici in Svizzera e 17 TWh per le superfici di tetti e facciate più adatte, cioè un totale di 67 TWh.

Aumento dell'uso di sistemi fotovoltaici ottimizzati per l'inverno

Secondo l'Ufficio federale dell'energia, la produzione annuale di elettricità da impianti fotovoltaici potrebbe essere di circa 34 TWh nel 2050. Il fatto è che gli impianti installati in questo paese hanno prodotto circa 2,5 TWh di elettricità solare all'anno alla fine del 2019, di cui solo 0,7 TWh o circa il 27% è stato prodotto nel semestre invernale.

Nel suddetto rapporto, si è lavorato con diversi scenari: Nello scenario "Massimo potenziale elettrico invernale", il documento conclude che la produzione invernale potrebbe essere aumentata al 35% - almeno in termini puramente teorici. Perché per raggiungere questo obiettivo, le facciate degli edifici più adatte dovrebbero essere sfruttate appieno. Ma questo non è realistico, come scrive la Confederazione. Anche i costi di questo scenario sarebbero sproporzionatamente alti.

Con lo scenario "incentivi per l'elettricità invernale", si potrebbe puntare a una quota del 30%. Questo significherebbe che dovrebbero essere installati più impianti fotovoltaici ottimizzati per l'inverno. In termini concreti, questo significherebbe che un maggior numero di impianti fotovoltaici verrebbero installati sulle facciate esposte a sud. Tuttavia, secondo l'UFE, tali sistemi di facciata non vengono quasi mai costruiti oggi. Il rapporto suggerisce quindi che la costruzione di sistemi di facciata potrebbe essere promossa, per esempio, attraverso un pagamento una tantum più alto, simile a quello per i sistemi integrati. Dei 34 TWh di elettricità solare nel 2050, circa 10 TWh potrebbero essere prodotti in inverno, e a costi ragionevoli.

Note:

- Il rapporto dettagliato "Generare elettricità in inverno grazie al fotovoltaico" può essere trovato qui: www.newsd.admin.ch/newsd/message/attachments/67326.pdf

- Chiunque voglia maggiori informazioni sull'efficienza economica degli impianti fotovoltaici, anche su facciate, troveranno quello che stanno cercando sotto: https://pubdb.bfe.admin.ch/de/publication/download/10325

Forte crescita - la facciata rimane una nicchia

Le ultime cifre della statistica Solar Energy 2020 dell'UFE sono state pubblicate di recente. Secondo questi, l'aggiunta di fotovoltaico (PV) in Svizzera è aumentato del 48 per cento rispetto all'anno precedente ad un nuovo valore record di 493 megawatt. In totale, i pannelli solari con una capacità di quasi tre gigawatt sono stati installati alla fine del 2020, coprendo 4,7% (2019: 3,8%) della domanda di elettricità della Svizzera, secondo l'associazione di categoria Swissolar. Un aumento rispetto all'anno precedente può essere visto in tutte le categorie di dimensioni e aree di applicazione. L'aumento è particolarmente elevato per gli impianti su edifici industriali, commerciali e di servizio e per gli impianti oltre i 100 kilowatt.

La facciata solare ha ancora un'esistenza di nicchia, come mostrano chiaramente le cifre di Swissolar: Dei 19410 impianti collegati alla rete installati nel 2020, solo 70 sono impianti fotovoltaici (angolo di inclinazione da 75° a 90°) sulle facciate.

Info: www.swissolar.ch