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La rivoluzione del fotovoltaico

Scognamiglio 1 tabia
Casa di vacanza autosufficiente Selva di Cadore (Belluno- Italia 2010) - progetto ExIt. Un tabià, costruzione tradizionale del Seicento adibita a stalla, tipica del paesaggio delle Dolomiti, è stato trasformato in casa per vacanze. Il tradizionale gruppo Diesel impiegato nella zona per generare energia è stato sostituito da un im-pianto fotovoltaico integrato nella copertura in tegole in larice. L’impronta energetica dell’edificio (ridotta, essendo il suo un uso saltuario), è tutta contenuta entro la sua impronta fisica [Immagini ©Teresa Cos.]

di Alessandra Scognamiglio • In relazione alla direttiva europea, la prospettiva degli edifici a consumo energetico zero rappresenta un vincolo ma anche un’opportunità per i progettisti, chiamati a disegnare nuove forme per nuovi paesaggi

 

Il tema energetico ha assunto negli ultimi anni una centralità del tutto nuova nel panorama culturale contemporaneo, in relazione ai drastici aumenti del costo dell’energia, ed anche ai recenti disastri ambientali causati dal petrolio e dal nucleare. Nel campo degli edifici, la maggiore novità di rilievo rispetto al contesto nel quale si sono mosse le ricerche in questi ultimi anni, è costituita dalla recente direttiva europea («European Directive on the energy performance of buildings» 2010/31/EU del 19 maggio 2010, art. 9) che impone che a partire dal dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione debbano essere a consumo energetico quasi zero, mentre già dal dicembre 2018 debbano esserlo quelli di proprietà pubblica.

Si tratta di una novità sostanziale non solo per le sue ricadute energetiche, ma anche perché tale prescrizione normativa comporterà implicazioni architettoniche considerevoli, costituendo non solo un vincolo per i progettisti, ma anche un’opportunità di portata potenzialmente «rivoluzionaria».

Infatti, se è vero che è possibile progettare l’edificio in modo che esso consumi sola energia rinnovabile anche senza cambiare il modo in cui è concepita l’architettura relegando la produzione di tale energia a luoghi lontani (off site energy generation), è vero anche che l’opzione preferibile dal punto di vista energetico è che l’edificio sia in grado di generare l’energia nello spazio della sua impronta fisica, o al massimo nel suo immediato intorno (on site energy generation, at site energy generation), e questa seconda possibilità, invece, possiede implicazioni notevoli. Infatti, in tale prospettiva, il progetto di architettura deve includere non più la sola considerazione di un bilancio energetico astratto, ma anche, come si dirà meglio in seguito, la ricerca di una espressione architettonica appropriata per i sistemi che generano energia collocati sull’edificio o nelle sue adiacenze, che influenzerà non solo la forma dell’edificio ma anche la forma della città.

 

Scognamiglio 2 tetto fotovoltaico tabià

L’«impronta energetica»

Per rendere chiaro questo ragionamento è opportuno condurre alcune ulteriori riflessioni, e per farlo si introdurrà il concetto di «impronta energetica».

Come è noto, l’impronta ecologica (M. Wackernagel, W.E. Rees, «L’impronta ecologica. Come ridurre l’impatto dell’uomo sulla Terra», Edizione italiana a cura di Bologna G., Edizioni Ambiente, Milano, 2008) è il concetto che lega il nostro modo di vivere alle risorse del Pianeta, quantificandone il consumo. Si tratta di una misura così complessa che nella gran parte dei casi non può essere di ausilio «diretto» al progettista; per questa ragione, può essere utile operarne una semplificazione, prendendone in esame la sola parte ricollegabile ai bisogni energetici.

L’«impronta energetica» pro capite può essere definita come la quantità di suolo (terra e acqua) che è necessaria per produrre una certa quantità di energia, in funzione della tecnologia di produzione adoperata. Se si utilizza questo concetto, allora progettare un edificio a consumo zero significa impiegare prodotti edili eco-compatibili (a bassa energia incorporata e semplici da smaltire alla fine del ciclo di vita) e contenerne al massimo i consumi per il funzionamento, riducendone al massimo l’«impronta energetica».

Riferiamoci ora ad un esempio teorico. Consideriamo i consumi annui medi di una persona, che viva in 25 m2 di un appartamento in un edificio a consumi energetici ridotti di una città europea caratterizzata da un clima mite. Tali consumi possono essere stimati in un anno pari a 1.461 kWh per servizi elettrici, a 300 kWh per riscaldamento e raffrescamento, e pari a circa 14.018 kWh per il trasporto, se affidato ad automobile privata, e a 1.713 kWh se affidato ad automobile elettrica.

Se ipotizziamo un passaggio completo dalle fonti energetiche tradizionali alle rinnovabili, e consideriamo dell’«impronta energetica» solo la dimensione della superficie di suolo necessaria per installare i dispositivi di generazione energetica adatti a coprire questo consumo (escludendo, quindi, il consumo di acqua), e considerando le tecnologie del fotovoltaico e della biomassa, dobbiamo osservare che oltre ai 25 m2 che abita, ciascuno di noi necessita di circa 15 m2 di fotovoltaico per coprire i consumi elettrici, di 30 m2 di fotovoltaico per riscaldare e raffrescare la propria abitazione o, in alternativa, di 720 m2 di biomassa, e di una quantità di spazio variabile tra 17 m2 e 3.365 m2 per coprire le proprie esigenze di spostamento, secondo che si impieghi, rispettivamente, fotovoltaico (auto elettriche) o biomassa (auto tradizionali).

Conducendo oltre il ragionamento, esiste, quindi, una differenza notevole tra lo spazio che progettiamo perché sentiamo di occuparlo (25 m2) e quello di cui comunque avremo bisogno per vivere nelle nostre città (oltre 4.000 m2 nel caso dell’impiego della biomassa in combinazione con il fotovoltaico, o quasi 400 m2 nel caso dell’impiego del fotovoltaico), che non percepiamo «direttamente». Siamo, per questa ragione, di fronte ad un problema, ma anche ad un’opportunità.

 

Scognamiglio 3 stabilimento Raimbow

Scognamiglio 4 stabilimento Raimbow

L’energia rinnovabile ridisegna gli spazi

Infatti, se la disciplina architettonica, tradizionalmente non è abituata a considerare l’energia nel dominio del progetto, se non come una variabile numerica astratta (poiché l’energia prodotta in modo tradizionale, da fonte fossile o nucleare, arriva all’edificio senza essere visibile, nascosta e trasportata da lontano), la nuova opportunità che si presenta oggi è che pale eoliche, moduli fotovoltaici, ecc., sono visibili, ed entrano a far parte dei luoghi che normalmente abitiamo, e possono diventare elementi del progetto conformando paesaggi nuovi.

Se quindi, ora, la conformazione di quella che abbiamo definito «impronta energetica» è lasciata in un limbo collocato al di fuori del dominio del progetto (in cui nella migliore delle ipotesi operano tecnici che vedono le rinnovabili solo come un buon investimento, o come dei semplici impianti), l’opportunità per il futuro è utilizzare il necessario ripensamento del rapporto tra l’energia e la forma degli spazi che occupiamo, come un’occasione per contribuire alla qualità delle città e dei paesaggi. Per far ciò, il progetto dovrà essere in grado di utilizzare l’energia non come una variabile astratta, ma come un input reale; responsabilità del progettista sarà non solo progettare lo spazio abitativo, ma anche quantificare la sua «impronta energetica», per poi darle una forma, contribuendo alla qualità architettonica degli spazi, che a partire da una necessità energetica, vengono ri-pensati e ri-conformati. Siano essi piazze, strade, periferie, paesaggi.

Si tratta di una condizione inedita, di una sfida per i progettisti, ma anche per coloro che concorrono all’attuazione di una certa forma della città e degli edifici o che vigilano sulla tutela dei paesaggi che abitiamo.

La nuova centralità che il fotovoltaico assume in questo contesto (per la capacità di generare energia nel luogo del consumo, ed, inoltre, di soddisfare tutte le richieste energetiche dell’utenza, ma anche per ragioni di efficienza, e di competitività economica e tecnica), ponendosi come una tecnologia indispensabile nella conformazione di edifici a consumo energetico zero, possiede interessanti implicazioni progettuali, e sebbene le tematiche della ricerca del futuro non possano già essere conosciute, è possibile, sin da ora, proporre alcuni spunti di riflessione.

 

Scognamiglio 5 solar strand campus

Scognamiglio 6 solar strand campus

Forme e dimensioni del fotovoltaico: una prospettiva di ricerca

Innanzitutto va osservato che, rispetto al passato, esiste un’esigenza nuova: non si tratta più di pensare soluzioni per rendere più accettabile il fotovoltaico (Building Integrated Photovoltaics), quanto di pensare al fotovoltaico insieme all’edificio (Building Embodied Photovoltaics?) per garantirne l’autosufficienza. Tale condizione comporta una relazione molto stretta tra la forma dell’edificio e quella del suo sistema fotovoltaico; ciò significa che se nel passato ci si poteva concentrare sul disegno di generatori fotovoltaici di dimensioni ridotte rispetto a quelle dell’involucro, e sullo sviluppo di moduli pensati ad hoc, perfettamente incastonati come gioielli, e cioè contenere la ricerca entro i confini dello sviluppo tecnologico di componenti speciali, oggi c’è bisogno di un cambio di prospettiva, che superi questo confine per orientarsi verso il dominio più proprio della ricerca architettonica.

La via di uscita è necessariamente quella di un nuovo modo di pensare, che sia in grado di fare da collegamento tra il mondo della ricerca scientifica e tecnologica e quello dell’architettura, e che possa rispondere ai nostri bisogni per gli edifici e le città del futuro (si veda: www.domusweb.it, ricerca con parola chiave «forms of energy»).

Si tratta di assegnare nuove valenze all’impiego del fotovoltaico così com’è (moduli economici ed efficienti), nella cornice di una diversa configurazione formale e in un diverso orizzonte concettuale. Ad esempio, quello della ricerca sul modo in cui l’impronta energetica dell’edificio (intesa nella sua valenza quantitativa e formale, e cioè quanto è grande e come è fatta) si relaziona all’edificio, ma anche alla città ed al paesaggio.

Si può parlare di una sorta di «transizione naturale» del dominio della sperimentazione dalla scala dell’architettura ad una scala più ampia, dovuta al fatto che spesso l’impronta energetica dell’edificio non può essere contenuta entro l’involucro. Sempre più spesso, in futuro, si vedranno edifici proiettare oltre il loro confine estensioni fotovoltaiche; saremo in presenza di nuove forme dei sistemi fotovoltaici, che, immaginate per dare spazio alla generazione energetica (come nelle navicelle spaziali), di fatto influenzeranno anche la natura dello spazio prossimo all’edificio. Questo spazio, a cavallo tra la scala architettonica ed urbana, costituirà un’occasione importante di ricerca e sperimentazione.

Ma, oltre allo spazio prossimo all’edificio, quando l’impronta energetica va oltre le possibilità del fotovoltaico di «estendersi» oltre l’edificio, anche il rapporto tra il fotovoltaico ed il suo impiego nel paesaggio costituirà un terreno indispensabile di ricerca, e, prevedibilmente, di dibattito. Per questa ragione l’ENEA, in collaborazione con il Joint Research Center-European Commission (JRC), organizza dallo scorso anno un evento tematico dal titolo «Photovoltaics | Forms | Landscapes» (www.pv-landscapes.com), nell’ambito della European Photovoltaic Solar Energy Conference (EUPVSEC), per trattare il tema del rapporto tra il fotovoltaico e la forma degli spazi in cui viviamo (paesaggi), «portando», tramite la voce dei relatori, la ricerca architettonica nel mondo della tecnologia del fotovoltaico, con l’obiettivo di infrangere le tradizionali barriere disciplinari, e di far scattare una «reazione».

Questa azione muove dalla consapevolezza che una risposta positiva rispetto alle esigenze del futuro possa solo derivare dalla capacità di costruire visioni complesse, basate su un atteggiamento propositivo che permei il mondo della ricerca, essendo convinti che “la separazione delle discipline rende incapaci di cogliere «ciò che è tessuto insieme», cioè, secondo il significato originale del termine, il complesso” e che solo questo nuovo atteggiamento può consentire di superare l’”inadeguatezza sempre più ampia, profonda e grave tra i nostri saperi disgiunti, frazionati, suddivisi in discipline da una parte, e realtà e problemi sempre più polidisciplinari, trasversali, multidimensionali, transnazionali, planetari dall’altra.” (Edgar Morin).

 

Alessandra Scognamiglio
UTTP-FOTO Unità Tecnica Tecnologie Portici,
Unità Tecnologie Fotovoltaiche,ENEA