L'applicazione del pannello PVT negli edifici commerciali e nelle istituzioni pubbliche

Introduzione

Negli ultimi anni, il panorama energetico globale ha subito profondi cambiamenti. I cambiamenti climatici, le fluttuazioni dei prezzi dell'energia e la proposta dell'obiettivo di neutralità carbonica hanno costantemente accresciuto l'importanza dell'energia pulita in diversi settori. Come tecnologia emergente per l'utilizzo completo dell'energia solare, l'integrazione fotovoltaica e termica (PVT) ha mostrato un grande potenziale applicativo negli edifici commerciali e nelle istituzioni pubbliche grazie alla sua capacità di generare contemporaneamente elettricità e calore. A differenza della semplice generazione di energia fotovoltaica o dei sistemi solari termici, la PVT può massimizzare l'efficienza di utilizzo della superficie del tetto o delle pareti esterne, ottenendo così una maggiore produzione di energia in uno spazio limitato. Questo articolo approfondirà il valore della PVT negli edifici commerciali e nelle istituzioni pubbliche, analizzando aspetti quali i requisiti applicativi, i casi tipici, i vantaggi economici, i benefici ambientali e le prospettive future.

I. Caratteristiche della domanda energetica degli edifici commerciali e delle istituzioni pubbliche

Rispetto alle normali residenze, gli edifici commerciali e le istituzioni pubbliche presentano le seguenti caratteristiche degne di nota in termini di consumo energetico:

La scala della domanda di energia è grande

I complessi commerciali, i centri commerciali, gli hotel, gli ospedali, le scuole, ecc. hanno ampie superfici e funzioni diverse, e il loro fabbisogno di elettricità e acqua calda è superiore a quello delle abitazioni private.

La diversificazione della domanda energetica

Oltre all'illuminazione, al raffreddamento, al riscaldamento e al funzionamento degli ascensori, questi edifici richiedono anche un'ampia quantità di sistemi di acqua calda e di condizionamento dell'aria. Alcuni ospedali e strutture di ristorazione necessitano persino di disinfezione con vapore a bassa temperatura o acqua calda.

La distribuzione del tempo di consumo energetico è relativamente concentrata

Il consumo energetico durante i giorni lavorativi e diurni è generalmente più elevato rispetto a quello notturno, il che è altamente coerente con le caratteristiche di generazione di energia e di raccolta del calore dell'energia solare.

Risparmio energetico, riduzione delle emissioni e ruolo dimostrativo sociale

Le istituzioni pubbliche e le grandi strutture commerciali sono spesso edifici simbolo di una città, di grande importanza in termini di immagine esterna e dimostrazione di risparmio energetico. L'adozione di tecnologie avanzate per l'energia pulita può apportare ulteriori benefici sociali.

Ii. La manifestazione dei vantaggi tecnici del PVT nel campo delle costruzioni

Elevato utilizzo dello spazio

Lo spazio sul tetto degli edifici commerciali è solitamente limitato, ma il fabbisogno energetico è enorme. Il sistema PVT risolve il problema della concorrenza tra impianti fotovoltaici e solari termici in fase di installazione, consentendo sia la produzione di energia elettrica che quella di calore tramite un unico pannello.

Miglioramento dell'efficienza energetica

L'efficienza complessiva del sistema PVT può raggiungere il 70-80%, un valore molto superiore a quello di un singolo sistema. Per le strutture commerciali ad alto consumo energetico, ciò si traduce in un notevole risparmio energetico.

Migliorare le prestazioni dei moduli fotovoltaici

Il calore sul retro dei pannelli fotovoltaici viene dissipato dal flusso di liquido o aria, il che non solo migliora l'utilizzo dell'energia termica, ma mantiene anche bassa la temperatura dei moduli fotovoltaici e ne prolunga la durata.

Risparmia sui costi di gestione e manutenzione

L'integrazione dei due sistemi può ridurre la complessità delle condotte, dei supporti e dei sistemi di controllo, abbassando così i costi di esercizio e manutenzione a lungo termine.

Iii. Casi di applicazione tipici

Industria alberghiera

L'hotel ha un enorme fabbisogno di acqua calda e necessita di una grande quantità di elettricità per alimentare l'illuminazione, l'aria condizionata e le attrezzature della cucina. Dopo che alcuni hotel europei hanno installato sistemi fotovoltaici sui loro tetti, oltre l'80% dell'acqua calda nelle loro camere è fornita da energia solare e l'elettricità è autoprodotta e autoconsumata, riducendo significativamente le bollette energetiche.

Ospedali e case di cura

Gli ospedali sono operativi 24 ore su 24. Le apparecchiature mediche, i sistemi di refrigerazione e il funzionamento degli ascensori consumano una grande quantità di elettricità. Allo stesso tempo, è necessaria acqua calda per i reparti, la ristorazione e le pulizie. Il sistema PVT può fornire acqua calda per i bagni e la disinfezione, garantendo al contempo l'alimentazione elettrica. Alcuni ospedali in Germania hanno adottato pareti esterne BIPVT (Building-Integrated Photovoltaic and Solar Thermal), che non solo migliorano l'aspetto degli edifici, ma soddisfano anche parte del fabbisogno energetico.

Campus scolastici e universitari

I dormitori e le mense scolastiche hanno un elevato fabbisogno di acqua calda, e anche il fabbisogno di elettricità per aule e laboratori è considerevole. L'installazione di pannelli fotovoltaici non solo riduce i costi di gestione delle scuole, ma funge anche da progetto espositivo scientifico e didattico per diffondere la conoscenza delle nuove energie tra gli studenti.

Centri commerciali e palazzi per uffici

Il picco di consumo energetico di questi edifici durante il giorno è altamente coerente con la curva di irraggiamento solare. L'elettricità generata dal sistema fotovoltaico può essere utilizzata direttamente nell'impianto di climatizzazione, mentre il calore può essere utilizzato per la produzione centralizzata di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento, aumentando così il tasso di autosufficienza energetica.

Iv. Analisi dei benefici economici

Ridurre i costi energetici

Il prezzo dell'elettricità per gli edifici commerciali è solitamente più alto di quello per gli edifici residenziali. La tecnologia PVT può ridurre significativamente i costi di elettricità e carburante generando e consumando la propria elettricità e sostituendo gli impianti di riscaldamento dell'acqua a gas.

Ridurre il periodo di ammortamento dell'investimento

Sebbene l'investimento iniziale in un impianto fotovoltaico sia superiore a quello di un singolo impianto, grazie al suo maggiore risparmio energetico, il ritorno a lungo termine è più considerevole. Alcuni casi in Europa mostrano che il periodo di ammortamento dell'investimento in un impianto fotovoltaico è compreso tra 6 e 8 anni.

Aumentare il valore dell'immobile

Per gli immobili commerciali, le certificazioni green e di risparmio energetico (come LEED e BREEAM) possono aumentare il valore di mercato e l'attrattività degli edifici. Come una delle configurazioni di energia verde, il fotovoltaico (PVT) ha un effetto positivo sulla rivalutazione degli asset.

V. Benefici ambientali e sociali

Riduzione delle emissioni di carbonio

Le emissioni di carbonio degli edifici commerciali e degli enti pubblici sono considerevoli. Il sistema PVT non solo sostituisce parte dell'energia termica, ma riduce anche il consumo di gas delle caldaie. Secondo le stime, se un edificio per uffici di 5.000 metri quadrati fosse dotato di un sistema PVT da 100 kW, si potrebbero ridurre centinaia di tonnellate di emissioni di anidride carbonica all'anno.

Effetto dimostrativo

L'installazione di impianti fotovoltaici negli enti pubblici non è solo una misura di risparmio energetico, ma anche una manifestazione di orientamento politico. Trasmette un segnale alla società sulla fattibilità e la necessità di energia pulita, che può spingere altri settori a seguire l'esempio.

Migliorare la struttura energetica urbana

Gli edifici commerciali di grandi dimensioni sono ampiamente distribuiti nei centri urbani. Le caratteristiche energetiche distribuite del fotovoltaico contribuiscono a ridurre la dipendenza dalle reti elettriche urbane e ad alleviare i picchi di carico.

Vi. Sfide affrontate nelle applicazioni

Il costo iniziale è relativamente alto

Per le scuole o gli enti pubblici con budget limitati, gli elevati costi di installazione del PVT rimangono un ostacolo.

Gli standard tecnici non sono ancora unificati

Rispetto al singolo impianto fotovoltaico o solare termico, il PVT non prevede standard unificati a livello globale in termini di installazione, ispezione, funzionamento e manutenzione.

Limitazioni della progettazione architettonica

Non tutti i tetti o le pareti esterne degli edifici sono adatti all'installazione di PVT, in particolare gli edifici vecchi che potrebbero richiedere rinforzi e ristrutturazioni aggiuntivi.

Consapevolezza del mercato insufficiente

Molti proprietari o gestori di edifici non hanno una conoscenza adeguata del PVT e restano ancorati al concetto di fotovoltaico tradizionale o di scaldacqua solare.

Vii. Direzioni di sviluppo futuro

Sostegno politico e sussidi

Con l'avanzare della strategia di neutralità carbonica, in futuro sempre più Paesi potrebbero offrire incentivi finanziari o fiscali ai progetti PVT.

Integrazione con edifici intelligenti

Se il PVT può essere collegato al sistema di gestione energetica dell'edificio per ottenere una distribuzione intelligente dell'energia elettrica e termica, l'efficienza aumenterà notevolmente.

La combinazione di accumulo di energia e PVT

L'immagazzinamento dell'energia elettrica nelle batterie e dell'energia termica nei materiali a cambiamento di fase o nei serbatoi di acqua calda può risolvere il problema del consumo e della generazione asincroni di energia.

Progettazione architettonica integrata

Grazie alla tecnologia BIPVT, i moduli PVT vengono utilizzati direttamente come parte del tetto o della parete continua, il che è esteticamente gradevole ed efficiente dal punto di vista energetico.

viii. Conclusione

Negli edifici commerciali e nelle istituzioni pubbliche, i sistemi PVT, grazie al loro utilizzo efficiente degli spazi e alle ampie capacità di produzione energetica, possono ridurre significativamente i costi operativi, ridurre le emissioni di carbonio e migliorare l'immagine ecologica degli edifici. Nonostante le sfide in termini di costi, standard e promozione, con il supporto delle politiche e il progresso tecnologico, si prevede che il PVT diventerà una componente importante degli edifici ecosostenibili in futuro. Per le aziende e le istituzioni pubbliche che perseguono l'indipendenza energetica e uno sviluppo a basse emissioni di carbonio, il PVT non è solo una tecnologia di risparmio energetico, ma anche una scelta strategica per il futuro.