BIPV - Building Integrated Photovoltaic

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Crichton Castle - Riqualificazione del sistema fotovoltaico

Sistema architettonico: 
Tetto piano
Destinazione d'uso: 
pubblico
Anno di costruzione sistema BIPV: 
Da 2013
Fonte: 
BIPV meets history
Indirizzo: 
Pathhead, Scozia, UK

L'intervento che verrà descritto riguarda la riqualificazione di un sistema fotovoltaico installato nella parte superiore di un castello del XVI secolo realizzato nel 2019. Il sistema solare fotovoltaico originale era stato installato nel 2005. L'edificio è un bene tutelato, fa parte dell'Historic Environment of Scotland (HES) ed è aperto al pubblico limitatamente al piano terra.

A causa della sua posizione isolata, il Castello di Crichton non è collegato alle utenze di rete. Per quasta ragione, l'energia elettrica necessaria a soddisfare il fabbisogno energetico doveva essere generata in loco. In passato, per fornire energia veniva utilizzato un generatore a benzina, ma questo non è l'ideale perché il rumore del generatore disturba quello che altrimenti sarebbe un luogo tranquillo e pittoresco. Il generatore immette anche più carbonio nell'atmosfera rispetto ad altre fonti di elettricità; ciò comporta che il personale si trovi a gestire regolarmente sostanze infiammabili.

Nel 2005, dei pannelli solari vennero installati sul tetto del castello. Questi erano in grado di fornire energia per l'illuminazione, il lettore di schede e il fax, il che significava che il generatore era necessario solo per alimentare il riscaldamento durante la stagione fredda, o come backup quando non c'era abbastanza luce solare che irradiava i pannelli solari. Questo è stato un grande vantaggio per gli utenti, perché ha ridotto sia la quantità di carbonio prodotto che la quantità di denaro da spendere per il carburante: la luce del sole è gratuita, dopotutto! I pannelli installati nel 2005 convertivano il 15% dell'energia solare irradiata in potenza utile. La potenza prodotta non era, però, sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico. I nuovi pannelli hanno sostituito quelli installati per la prima volta nel 2005.

La nuova batteria di pannelli è di 5 metri quadrati complessivi, con elementi in silicio monocristallino. La potenza generata è di 1800 W. L'angolo di inclinazione è di 25 gradi, lgli elementi captanti sono orientati a sud-òvest. Il carico termico nell'ufficio dei custodi è di 2000 W e l'illuminazione di 330 W. Il sistema carica un banco di batterie che può fornire autonomia energetica per un tempo di utilizzo normale di 26 ore; ciò risulta essere più che adeguato in quanto l'edificio è aperto solo 6 ore al giorno.

Il retrofit si è dimostrato ragionevolmente semplice da eseguire, sebbene si sia dovuto utilizzare una gru per sollevare i pannelli. È stato utilizzato il cablaggio di alimentazione esistente, quindi nessuna alterazione degli elementi costruttici all'interno del monumento e sono stati utilizzati punti di fissaggio gia esistenti sul tetto. I cavi sono stati montati in superficie attraverso percorsi esistenti all'interno della fabbrica e sono stati riutilizzati per le nuove unità. Le nuove batterie hanno concesso autonomia energetica in caso di basso irraggiamento solare.

Per procedere con riqualificazioni o interventi su un corpo di fabbrica tutelato in Scozia è necessario richiedere delle autorizzazioni ma l'intervento in oggetto non ha avuto alcun ulteriore effetto significativo sul tessuto storico rispetto a quello del 2005 quindi non ci sono state variazioni per quanto concerne l'autorizzazione.

Allo stato attuale, il fabbisogno energetico dell'edificio è di circa 2.330W. Per il sistema di riscaldamento vengono impiegati 2.000 W e per quello di illuminazione 330 W. Le batterie installate insieme al nuovo sistema fotovoltaico possono immagazzinare 290 Ah a 48 V, per un totale di 13,9 kWh. Ciò significa che, se avessimo un assorbimento di 2.330 W per il riscaldamento e utilizzassimo le batterie senza alcun input dai pannelli solari o dal generatore a benzina, avremmo un autonomia di sei ore - anche se è improbabile che le batterie si scarichino completamente. Se i pannelli producessero 1.800W - produzione massima ideale - si potrebbe far funzionare l'intero sito per oltre 26 ore circa. Ciò è più che sufficiente per coprire gli orari di apertura del sito. Si tratta di un miglioramento significativo rispetto al vecchio sistema.

 

Fonti:

HiberAtlas a, Consultato a ottobre 2020, https://www.hiberatlas.com/smartedit/projects/194/Crichton Castle PV Additional Notes.pdf

HiberAtlas b, Consultato a ottobre 2020, https://www.hiberatlas.com/smartedit/projects/194/KC125g-2 Datasheet.pdf

Julia Morrison, Here Comes the Sun!, HES, Consultato a giugno 2021, https://blog.historicenvironment.scot/2019/04/here-comes-the-sun/

Kyocera, Consultato a ottobre 2020, https://global.kyocera.com/

Integrazione estetica

I pannelli sono stati montati sul tetto del castello. A causa dell'alto parapetto della costruzione, i pannelli non sono visibili da terra. Il tessuto storico non ha risentito dell'installazione. Essa, infatti, anche perchè reversibile, risulta rispettosa dei valori estetici del monumento.

Integrazione energetica

L'energia generata viene utilizzata esclusivamente per le esigenze dell'edificio poichè il castello di Crichton non è collegato alle utenze di rete. Attualmente, il consumo energetico del castello è principalmente riferito agli assorbimenti dei sistemi di riscaldamento e illuminazione. Il lettore di card e il fax sono attivi solo per brevi periodi, quindi sono stati esclusi dai calcoli.

I vecchi pannelli generavano un massimo di 1.000 W in situazioni di massimo irraggiamento. A parità di condizioni, i nuovi pannelli generano un massimo di 1.800W.

Intergazione tecnologica

I pannelli sono stati montati sulla copertura del castello, fissati meccanicamente a elementi principali del tetto piano.

Processo decisionale

Nonostante il fabbisogno energetico durante i periodi di operatività fosse piuttosto modesto, i pannelli fotovoltaici installati nel 2005 non generavano energia sufficiente necessaria. Per questo motivo è stato necessario un aggiornamento del sistema fotovoltaico. Il cablaggio dal tetto fino alla biglietteria era a bassa potenza.

La potenza prodotta con la nuova installazione è stata quasi raddoppiata rispetto alla precedente installazione. Ciò è stato possibile grazie a un aumento della superficie totale captante e all'ottima performance dei prodotti scelti. I nuovi moduli fotovoltaici, infatti, hanno un alto indice di rendimento, tra i migliori sul mercato (22,2%).

I'intervento di upgrading ha compreso anche l'installazione di nuove batterie con una capacità maggiore rispetto a quelle del sistema precedente. Ciò permette di poter immagazzinare più energia e più a lungo in modo da non sprecare l'extra produzione dei nuovi pannelli.

Grazie a questa potenza extra, ora sarà possibile:

  • Far funzionare l'impianto di riscaldamento, il che significa fare molto meno affidamento sul generatore a benzina. Si sta inoltre provvedendo ad apportare delle modifiche all'impianto di riscaldamento in uso per diminuire i consumi ed adattarlo all'utilizzo di energia elettrica prodotta da fotovoltaico.
  • Mantenere il sistema di illuminazione in uso più a lungo senza dover far funzionare il generatore, anche quando è troppo buio per ricevere l'energia solare.
  • Installare un numero maggiore di apparecchi di illuminazione in tutto il sito per migliorare l'esperienza dei visitatori e dare vita a più parti dell'edificio.
  • Fornire alimentazione a un computer e a un registratore di cassa elettrico in ufficio.

 I nuovi pannelli, inoltre,dureranno molto più a lungo di quelli vecchi. Essi, se opportunamente manutenuti, dopo 25 anni  dovrebbero ancora produrre  l'87% della loro potenza nominale.

 

Lesson learnt

Al momento, il castello di Crichton è l'unico monumento antico nella tenuta scozzese HES che è dotato di pannelli solari. Poiché HES ha stabilito un obiettivo esplicito per ottenere più energia dalle rinnovabili, Crichton Castle rappresenta una prova di concetto vitale che si spera servirà da modello per altri siti, in modo che i suoi risparmi di carbonio possano essere replicati altrove.

I vecchi pannelli, che sono stati a Crichton Castle per 14 anni, e le vecchie batterie, che hanno circa 4 anni, sono ancora in buone condizioni. HES li manterrà e, se

possibile, reinstallarli in un altro sito. Lo spazio sul tetto del Castello di Crichton è molto limitato e la mancanza di alimentazione elettrica significa che ogni chilowattora che possiamo spremere dal pannello solare è qualcosa che non dobbiamo ottenere dal generatore di benzina. In altri siti, con più spazio sul tetto e connessioni di rete preesistenti, questo è meno preoccupante, quindi i vecchi pannelli possono ancora dare un contributo utile.

Abbiamo anche adottato misure per ridurre al minimo la quantità di rifiuti prodotti dal progetto di aggiornamento. Ad esempio, abbiamo modificato e riutilizzato il vecchio armadio delle batterie e mantenuto la maggior parte dei cavi elettrici esistenti tra il tetto e le batterie. Questi articoli erano ancora in condizioni perfettamente buone, quindi non avrebbe avuto senso buttarli via adesso.

Dati

DATI EDIFICIO

Tipologia progetto: 
Riqualificazione
Destinazione d'uso: 
Pubblico
Sistema di integrazione: 
Tetto piano opaco

DATI SISTEMA BIPV

Tipologia moduli: 
Moduli standard
Tecnologia FV: 
pannelli in silicio monocristallino
Potenza nominale [kWp]: 
1.8
Dimensione sistema [m²]: 
5
Dimensioni moduli [mm]: 
1427x652x35.7
Orientamento: 
Sud-òvest
Inclinazione [°]: 
25

COSTI SISTEMA BIPV

Costo totale [€]: 
-
€/m²: 
-
€/kWp: 
-

DATI PRODUTTORE

Produttore: 
KYOCERA Europe GmbH - Solar Technical Service Center
Indirizzo: 
Fritz-Müller-Straße 27 73730 Esslingen, Germany
Contatto: 
+49 (0)711 - 93 93 49 98 - pv-support@kyocera.de

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Pathhead, Scozia, UK

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