Fotovoltaico: l'integrazione estetica influisce sulla redditività economica degli impianti BIPV?

L'uso del fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV) per raccogliere energia solare sfruttando le superfici degli edifici può contribuire a promuovere la produzione di energia rinnovabile in loco e l'autoconsumo, portando così il patrimonio edilizio alla flessibilità e all'autosufficienza energetica.

Le tecnologie BIPV sono altamente personalizzabili e garantiscono maggiori possibilità estetiche per l'introduzione del BIPV, anche sulle facciate, rispettando il valore architettonico del sito. D'altro canto, possono anche rappresentare un limite per la redditività dei sistemi BIPV, a causa dei costi più elevati e delle prestazioni inferiori.

I moduli BIPV colorati sembrano essere la migliore possibilità per favorire un equilibrio tra conservazione e questioni energetiche, ma rappresentano ancora una nicchia nel mercato BIPV. In questo articolo, gli autori analizzano l'impatto economico dell'integrazione estetica dei sistemi BIPV, valutando il costo aggiuntivo attribuibile a un'elevata integrazione estetica.

Le tecnologie BIPV

Le tecnologie BIPV altamente personalizzabili garantiscono maggiori possibilità estetiche e maggiore flessibilità nella progettazione architettonica.

La personalizzazione costituisce la forza e l'unicità dei prodotti BIPV nel panorama delle tecnologie fotovoltaiche, tuttavia, l'elevata personalizzazione potrebbe anche rappresentare un limite per la produzione industriale e la riduzione dei costi delle tecnologie BIPV.

L'introduzione di moduli BIPV colorati ha costituito una svolta per le applicazioni BIPV in contesti tutelati, in quanto l’estetica è stata migliorata nascondendo o modificando la percezione visiva del materiale originale delle celle fotovoltaiche attraverso strati colorati che rendono l'aspetto dei moduli simile ai tradizionali prodotti da costruzione.

Questa migliorata resa estetica può impattare l'efficienza dei moduli personalizzati, e aumentarne i costi.

Questo lavoro propone una metodologia di valutazione economica specifica per l’installazione BIPV, secondo due tipologie di approccio di integrazione:

• l’approccio 1, prevede sistemi BIPV standard, che presentano integrazione funzionale e tecnologica, nonché energetica, ma bassa integrazione estetica;

• l’approccio 2, prevede sistemi BIPV innovativi, che forniscono alti potenziali di integrazione anche sul piano estetico, particolarmente rilevante in contesti tutelati.

La metodologia è applicata ad un caso studio, individuato in un’area parco tutelata nella città di Como, nell’ambito del progetto Interreg Italia-Svizzera “BIPV meets history”.

La metodologia presentata mira a fornire un parametro economico sintetico che possa essere confrontato con altri parametri economici nel settore dell’edilizia, tenendo così conto della specificità dell’intervento, che utilizza il fotovoltaico come elemento costruttivo che diventa parte integrante del manufatto.

Metodologia

La metodologia applicata prevede il calcolo dei flussi di cassa e la valutazione del valore attuale netto (VAN) e del tempo di ritorno dell’investimento in un arco temporale pari alla vita utile dell’impianto, fissata a 25 anni.

Per permettere la valutazione dei flussi di cassa è stato definito il modello economico prescelto, gli schemi di incentivazione (condivisione dell’energia tramite comunità energetiche rinnovabili e autoconsumo collettivo) e le detrazioni fiscali.

L’analisi è stata svolta parametrizzando il dato della superfice di involucro disponibile all’installazione BIPV.

In particolare, è stato considerato un minimo di utilizzo del 10% fino ad un massimo del 100% delle superfici massime individuate per l’installazione di BIPV nei vari casi.

Il confronto tra le diverse simulazioni permette di individuare le caratteristiche ottimali degli impianti, in termini di dimensionamento che massimizzano il VAN a 25 anni.

L’analisi dei flussi di cassa è funzionale e propedeutica alla stima dell’impatto economico dell’integrazione estetica del BIPV, obbiettivo finale del presente rapporto.

I risultati delle simulazioni sono espressi in termini di ritorno di investimento (anno) e valore attuale netto (VAN) al 25° anno, rapportato ad un parametro, SS/SC, che esprime il rapporto tra livello di autosufficienza raggiunta attraverso l’installazione e la quota di energia auto consumata annualmente.

Alternativamente, questo parametro esprime il rapporto tra energia prodotta annualmente e il carico elettrico annuale, dando quindi un’informazione relativa al dimensionamento dell’impianto rispetto alla domanda elettrica dell’utenza.

Incentivi e detrazioni

Il Dlgs 199/2021 stabilisce la cessazione della modalità di cessione dell’energia elettrica prodotta tramite scambio sul posto.

È possibile accedere alla modalità del ritiro dedicato, la quale consiste nella cessione al Gestore dei Servizi Energetici dell'energia elettrica immessa in rete, il quale corrisponde al produttore un determinato prezzo per ogni kWh immesso in rete, funzione del Prezzo Zonale Orario (PO) e dei Prezzi Minimi Garantiti (PMG).

Inoltre, per installazioni di impianti fotovoltaici fino a 20 kW di potenza, sono accessibili detrazioni fiscali del 50 % del costo dell’impianto, da detrarre in 10 anni (DL n. 83/2012).

In alternativa è possibile accedere ad un’aliquota di detrazione delle spese sostenute del 110% (c.d. Superbonus 110%, se rientranti nelle tempistiche temporali definite).

Ulteriori incentivi sono stati introdotti attraverso il recepimento della direttiva europea sull’energia rinnovabile, la cosiddetta RED II (UE Directive 2018/2001), recepita in Italia con il Decreto-legge 162/19 (c.d. DL Milleproroghe), il quale ha disciplinato e reso possibile la condivisione dell’energia tra utenti privati attraverso gli schemi di autoconsumo collettivo e comunità energetiche rinnovabili.

Gli incentivi sono stati stabiliti attraverso un Decreto attuativo Mise del settembre 2020.

Per lo schema di autoconsumo collettivo, gli incentivi per l’energia condivisa ammontano a 100 €/MWh, con un ulteriore importo di 9 €/MWh corrisposto a titolo di restituzione degli oneri di trasmissione di rete. Per lo schema di comunità energetica rinnovabile, gli incentivi per l’energia condivisa ammontano a 110 €/MWh, con un ulteriore importo di 9 €/MWh corrisposto a titolo di restituzione degli oneri di trasmissione di rete. Per entrambi gli schemi la remunerazione dell’energia ceduta alla rete ammonta a 50 €/MWh.

Applicazione dei modelli economici a installazioni PV in contesti tutelati

Per valutare l’applicabilità dei modelli di business per gli edifici residenziali per cui è prevista l’installazione di impianti fotovoltaici a servizio dei consumi elettrici, viene analizzato un caso studio caratteristico di un territorio lacustre e montano, e rappresentativo delle tipologie edilizie e del contesto paesaggistico dei territori delle aree transfrontaliere alpine.

Utilizzando i risultati dell’analisi del potenziale solare e dei profili di carico di 10 edifici che compongono il caso studio, per ogni edificio viene calcolata la quota di energia auto consumata in sito, quella ceduta alla rete elettrica e quella acquistata dalla stessa.

Vengono poi approfonditi diversi scenari di produzione, associabili a diverse tecnologie fotovoltaiche BIPV con due livelli di integrazione:

• l’approccio 1 prevede l’installazione di BIPV con celle al silicio cristallino su coperture, balaustre e tettoie, mentre

• l’approccio 2 prevede l’installazione di BIPV cosiddetto innovativo, che presenta celle al silicio cristallino nascoste sotto un layer colorato oppure tecnologie fotovoltaiche trasparenti.

L’approccio 2 utilizza il potenziale solare delle facciate, incluse finestre e balaustre, dal momento che le tecnologie fotovoltaiche prese in analisi in questo caso, presentano un livello di integrazione adatto all’utilizzo del BIPV su questo tipo di superfici, nel rispetto della preservazione del bene tutelato. Le caratteristiche tecniche delle tecnologie usate nella presente analisi sono riportate nelle Tab. 2, Tab. 3.

Costi BIPV e stima dell’investimento iniziale

Per valutare correttamente la profittabilità delle installazioni BIPV, la prima cosa da fare è una corretta stima dell’investimento iniziale. Infatti, diversamente da quanto accade per le installazioni BAPV (building-attached o building-added photovoltaics), dove il sistema fotovoltaico viene aggiunto ai componenti che costituiscono l’involucro originario dell’edificio, e non ha quindi nessuna caratteristica funzionale tra quelle demandate agli elementi da costruzione, i sistemi BIPV assolvono anche a necessità funzionali del sistema di involucro, come per esempio rigidità meccanica, isolamento acustico, protezione al fuoco, tenuta all’acqua, ecc.

In questo senso il sistema BIPV sostituisce in tutto e per tutto un elemento da costruzione, come stabilito dal regolamento europeo per i prodotti da costruzione CPR 305/2011.

Un esempio è costituito dai sistemi BIPV per le coperture, nei quali moduli PV vengono disposti sulla copertura in sostituzione delle tradizionali tegole, per realizzare un manto di copertura discontinuo che abbia caratteristiche di impermeabilità, resistenza alle sollecitazioni chimiche, fisiche e meccaniche. La valutazione dell’investimento iniziale dovrebbe quindi tener conto della spesa non sostenuta per l’installazione dello strato funzionale originale.

In virtù di questo, nelle valutazioni economiche seguenti, il costo di investimento iniziale delle installazioni BIPV è stato ridotto di una quota relativa spesa non sostenuta per l’installazione dello strato funzionale originale, in questo rapporto stimata a 40 €/mq.

Per quanto riguarda i costi di investimento per le tecnologie BIPV considerate, si sono utilizzati dei valori medi per i due approcci, valutati in funzione dei dati disponibili da recenti report tecnici e analisi di mercato condotte negli ultimi anni dagli autori del presente report. Per l’approccio 1 si è considerato un costo medio del sistema BIPV (inclusi moduli, sistema di supporto e collegamenti elettrici) di 300 €/mq, pari a circa 1750 €/kWp, mentre per l’approccio 2 è considerato un costo medio del sistema BIPV di 400 €/mq, pari a circa 3100 €/kWp.

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