Quando il tetto produce elettricità

I moduli fotovoltaici di Designergy producono elettricità e proteggono l'edificio dal calore e dall'acqua. © KEYSTONE / TI-PRESS / PABLO GIANINAZZI

Perché installare dei pannelli fotovoltaici sopra un tetto quando questi possono essere integrati direttamente nell’edificio? È quanto propongono alcune start-up elvetiche tra cui la grigionese Designergy, vincitrice del prestigioso premio svizzero per l’energia Watt d’Or.

Telefonare, fotografare, realizzare filmati, gestire le email e navigare su Internet: lo smartphone ci permette tutto questo. Come è possibile che non si riesca a fare qualcosa di polifunzionale anche nel settore delle costruzioni? È con questo interrogativo che nel 2011 è iniziata l’avventura di Daniel Lepori nel settore del fotovoltaico integrato.

Sei anni più tardi, il ticinese diplomato in ingegneria dei materiali non solo ha trovato una riposta. È anche all’origine di una piccola rivoluzione nel mondo dell’edilizia.

Un tetto, tre funzioni

La tecnologia messa a punto da Lepori e dalla sua DesignergyCollegamento esterno, una start-up con sede a San Vittore, nei Grigioni, si chiama TCR (Triactive Core Roof). «Si tratta di un tetto innovativo che combina tre funzioni principali: isolamento termico, impermeabilità e produzione di energia solare».

Casa a Vezia (Ticino)Collegamento esterno di DesignergyCollegamento esterno su VimeoCollegamento esterno.

Ogni elemento del tetto, spiega Lepori, è composto da uno strato di metallo, uno strato di materiale isolante (lana di roccia) e un pannello fotovoltaico. «L’elemento prefabbricato viene posato direttamente sulla struttura portante del tetto. Tra i grossi vantaggi ci sono la facilità e la velocità del montaggio: con l’ultimo step d’innovazione bastano meno di cinque minuti per coprire una superficie di 10 m2».

Rispetto al modo di procedere tradizionale, indica l’ingegnere, non c’è il rischio di danneggiare il tetto durante l’installazione dei pannelli. Inoltre, non ci sono sprechi di energia causati da uno scarso isolamento termico.

Le altre particolarità dei moduli TCR, i cui primi passi di ricerca e sviluppo sono stati realizzati grazie al finanziamento della Commissione Tecnologia e Innovazione (CTICollegamento esterno) e in collaborazione con l’Istituto di sostenibilità applicata all’ambiente costruito (ISAACCollegamento esterno) di Lugano, sono l’estetica e l’adattabilità, aggiunge Lepori. «Invece di avere un tetto in tegole ricoperto parzialmente da pannelli scuri, abbiamo una superficie uniforme. C’è inoltre la possibilità di staccare e sostituire il pannello fotovoltaico qualora sul mercato dovessero arrivare sistemi più performanti».

Novità mondiale

Per Daniel Lepori, 39 anni, la prima grande soddisfazione è giunta nel 2016, in seguito alla costruzione del primo tetto TCR su un capannone industriale di San Vittore: 720 metri quadrati di pannelli per una potenza complessiva di 90 kW.

L’opera ha infatti permesso alla giovane azienda grigionese di ottenere il prestigioso premio svizzero Watt d’OrCollegamento esterno nella categoria “Energie rinnovabili”. Per l’Ufficio federale dell’energia (UFE), quella di Designery è «una novità mondiale che convince non solo per la semplicità e la rapidità d’installazione, ma anche per il design accattivante e per i costi ridotti».

L’investimento per un tetto TCR è di poco superiore a quello di uno tradizionale senza pannelli fotovoltaici, assicura Lepori, che parla di una differenza del 5-8%. «L’investimento non solo del fotovoltaico, ma pure quello del tetto, può essere ammortizzato in un paio d’anni grazie alla produzione di corrente, senza necessitare di sovvenzioni. Con quest’energia si può azionare una pompa a calore, caricare un veicolo elettrico, ricare una batteria stazionaria oppure guadagnare dei soldi immettendo l’elettricità nella rete a prezzo di mercato. Da fattore di costo, il tetto diventa così una fonte di reddito».

Pannelli pieghevoli e colorati

Il tetto solare pieghevole può ad esempio essere utilizzato nei parcheggi. dhp technology

L’integrazione del fotovoltaico nell’architettura di un edificio non si limita al tetto. «Sempre più spesso i pannelli fotovoltaici assumono la funzione di materiali di costruzione, sostituendo il rivestimento più esterno di una facciata o le tegole del tetto», rileva il giornalista Benedikt Vogel in una pubblicazioneCollegamento esterno dell’UFE.

Tra i progetti faro in Svizzera c’è un edificio residenziale di ZurigoCollegamento esterno risalente agli anni ’80. Grazie a una facciata in vetro munita di celle fotovoltaiche invisibili, l’immobile è stato trasformato in una casa che produce energia.

La start-up di Coira dhp technologyCollegamento esterno ha dal canto suo concepito una pensilina solare pieghevole, mentre il Centro svizzero di elettrotecnica e di microtecnica (CSEMCollegamento esterno) di Neuchâtel ha sviluppato dei pannelli di diverse tonalità. Quelli di color terracotta, simili a una tegola, sono particolarmente indicati per un’applicazione sui tetti di edifici classificati come monumenti storici, osserva Benedikt Vogel.

Il progetto più spettacolare in Svizzera, e nel mondo, è quello di un edificio residenziale di Brütten, nel canton Zurigo. La palazzina, ricoperta interamente di pannelli, è la prima casa plurifamiliare autosufficiente dal punto di vista energetico.

La tecnologia non basta

Malgrado un interesse crescente, il fotovoltaico architettonicamente integrato rappresenta ancora un mercato di nicchia, puntualizzano gli addetti del settore. Da un lato, il suo rendimento energetico è spesso inferiore a quello dei pannelli classici. Dall’altro, è ancora limitato in termini di colore e forma per poter soddisfare le diverse esigenze estetiche.

Secondo Francesco Frontini, direttore del centro di competenza svizzero BiPVCollegamento esterno (“Building integrated photovoltaics”), meno dell’1% della potenza fotovoltaica installata nel paese è integrato nelle facciate degli edifici.

Per avere successo, la tecnologia non basta, osserva Daniel Lepori di Designergy. «C’è ancora molta diffidenza: nell’edilizia, le novità faticano ad imporsi. Sono ancora pochi quelli che accettano l’unione del mondo della costruzione con quello del fotovoltaico. Si inizia comunque a percepire una svolta culturale e tecnica a tutti i livelli».

Nel 2017, la giovane impresa di San Vittore prevede di realizzare una decina di progetti in collaborazione con diversi professionisti del settore, dalle case unifamiliari ai capannoni industriali. In futuro, con l’attuale capacità produttiva, lo scopo è di arrivare a una produzione di circa 50’000 m2 di tetti TCR all’anno.

La recente decisione del popolo svizzero di abbandonare l’energia nucleare in favore delle rinnovabili contribuirà a dare un impulso decisivo, secondo Lepori. «In Svizzera ci sono 1,5 milioni di edifici che necessitano di un risanamento. Il potenziale è enorme».

Energia solare in Svizzera

In Svizzera, l’energia solare copre circa il 2,5% del consumo nazionale di elettricità. La quota è superiore alla media mondiale (1,8%), ma inferiore a quella di numerosi paesi europei tra cui l’Italia (7,3%), la Germania (7%) o la Spagna (3,3%).

Secondo l’associazione di categoria SwissolarCollegamento esterno, le superfici particolarmente adatte per lo sfruttamento dell’energia solare (tetti e facciate) corrispondono a 200 km2. A lungo termine, sostiene Swissolar, gli impianti fotovoltaici sugli edifici potranno produrre fino al 40% della corrente attualmente consumata in Svizzera.