Aspetti generali

L'accresciuta sensibilità a un uso razionale delle risorse energetiche e la grande attenzione nei confronti dell'ambiente hanno portato alla nascita di una "cultura energetica" che ha finito per influenzare anche il settore edile. Oggi, infatti, l'edificio non va più concepito come un elemento passivo che fagocita enormi quantità di energia, ma come strumento di produzione diretta di energia, utilizzabile in loco e/o a distanza (tramite la rete di distribuzione) al fine di soddisfare le richieste energetiche. La progettazione di questi edifici "energeticamente intelligenti" può essere eseguita seguendo fondamentalmente due vie tra loro compatibili: la progettazione secondo criteri bioclimatici, l'integrazione dei sistemi fotovoltaici alle strutture edilizie. I sistemi fotovoltaici presentano oggi enormi potenzialità estetiche e tecnologiche.
Le coperture fotovoltaiche sono formate da moduli semitrasparenti a cui vengono fissate tramite resina le celle, separate fra loro da lastre di vetro e distanziate di 2 mm, i cavi della corrente in uscita sono generalmente fatti passare attraverso spazi creati appositamente nella cornice, oppure utilizzando le junction box di connessione. Il materiale che sta alla base delle celle è il silicio, presente solitamente in forma cristallizzata, le celle fotovoltaiche hanno generalmente colorazione blu scuro derivante dal rivestimento antiriflettente in ossido di titanio. È importante capire perché orientarsi verso questa tecnologia energetica ecologica; i moduli fotovoltaici, producono energia elettrica, impiegandola in vari modi, non necessitano di alcun combustibile, non inquinano, né producono dispersioni di calore inoltre essendo modulari, possono essere applicati in qualsiasi tipologia abitativa. I moduli fotovoltaici integrati in un edificio non richiedono spazio addizionale, riducendo i costi per l'utilizzo del suolo e sono un esempio evidente di attenzione per il risparmio energetico e la tutela dell'ambiente. Possono essere utilizzati come coperture dei tetti, rivestimenti di facciate, frangisole, schermature per lucernari, pensiline per parcheggi e sistemi di alimentazione per apparecchiature isolate.
Di volta in volta bisognerà distinguere il caso di una realizzazione su edifici di nuova realizzazione da quelle, cosiddette retrofit, di applicazione su edifici già esistenti al fine della loro riqualificazione e potenziamento dal punto di vista dell'approvvigionamento ed indipendenza energetica.
Si possono distinguere per quanto riguarda le coperture i casi e le tipologie di seguito descritte.

Copertura piana
Si tratta in questo caso, di un impianto da realizzare a parziale o totale copertura di un edificio con tetto cosiddetto a terrazzo. È questa la soluzione economicamente più conveniente per la semplicità di realizzazione dell'impianto e per le buone capacità di raccolta della radiazione solare. La realizzazione dell'impianto è indipendente dalla struttura dell'edificio, su cui non è, quindi, necessario intervenire, non comporta problemi di impermeabilizzazione. Va valutata la compatibilità dei sistemi di ancoraggio e resistenza al vento, con l'aumento del carico sulla copertura. A seconda delle potenzialità richieste per l'impianto la copertura potrà essere parziale o totale. Si possono verificare i seguenti casi:
impianto fotovoltaico a sovrasolaio
Presenta le seguenti caratteristiche:
 -  indipendenza del sistema fotovoltaico dalla struttura dell'edificio,
 -  facilità di montaggio dell'impianto e costi di installazione bassi,
 -  rendimento ottimale del generatore grazie alla libertà di inclinazione ed orientamento dei moduli fotovoltaici,
 -  possibilità di installazione su edifici esistenti o di nuova realizzazione,
 -  potenziali problemi dovuti all'aumento di carico sulle coperture.
impianto fotovoltaico a sviluppo completo o parziale
Presenta le seguenti caratteristiche:
 -  utilizzo non ottimale dell'energia solare a causa della mancanza di inclinazione dei moduli,
 -  potenziali problemi dovuti all'eventuale accumulo di neve ed alla difficoltà di deflusso delle acque,
 -  si richiede il requisito della tenuta stagna.
In particolare poi, gli impianti a sviluppo completo possono impiegare moduli "doppio vetro" semitrasparenti, che consentono alla luce naturale di penetrare parzialmente negli ambienti interni con conseguenti benefici legati al comfort ambientale. Essi possono essere installati su edifici di nuova costruzione, difficilmente su quelli già esistenti.
Gli impianti a sviluppo parziale invece, si installano generalmente su grandi edifici di utenza pubblica, oppure su officine e magazzini, che necessitano di prese d'aria superiori. In questo caso l'integrazione fotovoltaica coinvolge tutti quegli elementi edili posizionati sulla copertura e dedicati al riciclo d'aria o all'alimentazione di impianti di ventilazione interna. È anche possibile una loro installazione retrofit.

Copertura inclinata
impianto fotovoltaico sovratetto
Presenta le seguenti caratteristiche:
 - è applicabile alle sole installazioni fotovoltaiche retrofit,
 -  è semplice, economico e facile da installare,
 -  possibile utilizzo di moduli di tipo standard,
 -  non si richiede il requisito della tenuta stagna,
 -  rigidità di orientamento dei moduli fotovoltaici.
impianto fotovoltaico complanare al rivestimento
Presenta le seguenti caratteristiche:
 -  si richiede il requisito della tenuta stagna,
 -  rigidità di orientamento dei moduli,
 -  possibile utilizzo solo per le nuove realizzazioni o durante opere di rifacimento,
 -  elevati standard di integrazione,
 -  rilevante valenza architettonica ed estetica.
impianto fotovoltaico a tetto-luce
Presenta le seguenti caratteristiche:
 -  possibile applicazione solo su nuove costruzioni,
 -  elevati standard ambientali interni conseguenti all'impiego di moduli fotovoltaici a "doppio vetro" semitrasparenti,
 -  elevati standard di integrazione,
 -  massima attenzione alla soluzione di problemi strutturali e di impermeabilizzazione, 
 -  rigidità di orientamento dei moduli.

Per approfondire
Dalla cella al modulo

Tratto da "Il manto di copertura", supplemento di AREA n. 65, Federico Motta Editore