Lampioni fotovoltaici Hi-Tech - Energia fotovoltaica - Fonti rinnovabili ed energie alternative

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QUALCHE SPUNTO SU...

Lampioni fotovoltaici Hi-Tech


Intervista ad Alessandra Scognamiglio

L’ENEA ha presentato il 22 gennaio 2008 ad Abu Dhabi al World Future Energy Summit la “Stapelia”, un lampione fotovoltaico di ultima generazione realizzato e brevettato da Alessandra Scognamiglio, architetto presso il Centro Ricerche ENEA di Portici. Stapelia apre la strada all’illuminazione urbana con il fotovoltaico, di pregevole impatto visivo, assolutamente all’avanguardia per l’inserimento in contrasti architettonici e paesaggistici di pregio e nei centri storici. Il frutto dell’ingegno della Scognamiglio è il connubio tra le più avanzate tecnologie per la produzione di energia solare da fotovoltaico e un raffinato e avvenieristico design a forma di un particolare fiore tropicale, a cui deve il nome.  

Perché l’avete chiamata così?
Da qualche anno mi stavo concentrando sull’idea che non sempre gli impianti fotovoltaici si inseriscono negli edifici senza creare impatto visivo. Questo sia per le eventuali caratteristiche di pregio della struttura o del suo contesto, sia per ragioni tecnologiche (i materiali dell’involucro potrebbero non essere compatibili con l’inserimento dei componenti fotovoltaici).
In realtà la mia formazione universitaria nel campo del restauro e della conservazione, mi suggeriva l’idea di non “toccare” l’edificio, ma di accomodarsi “a fianco”. Per ragioni di varia natura come ad esempio nel caso delle isole minori italiane - in cui il centro storico è talmente piccolo da non consentire la realizzazione di impianti  fotovoltaici che resterebbero quasi sempre in ombra - e alle abitazioni rurali delle stesse isole, che, invece, in linea di massima sono isolate ed inserite in un contesto molto pregevole dal punto di vista paesaggistico. Allora l’idea di produrre energia nel luogo in cui serve (idea cardine della generazione distribuita) si sposa bene con quella di sviluppare un “oggetto” attivo in termini energetici che possa essere “piantato” lì dove serve, e che possa essere impiegato non solamente da solo, ma anche insieme ad altri elementi uguali (e ciò è affine al concetto di modularità degli impianti fotovoltaici).
E’ qui che comincia a prendere forma l’ispirazione del fiore. Guardano il sole, possono trovarsi isolati, o organizzati in filari, o in aree omogenee. Inoltre, sempre più spesso l’architettura contemporanea attinge al repertorio formale della natura per elaborare delle forme “efficaci” sia in termini formali e visivi che energetici (si pensi al “bioma” dell’Eden project di Nicholas Grimshaw).
E così, tra i vari fiori possibili l’occhio è caduto su Stapelia, poiché è caratterizzato da una forma estremamente geometrica descrivibile con dei segmenti lineari, praticamente senza linee curve (e ciò facilità l’impiego del fotovoltaico, che invece non offre grandi possibilità nel caso di superfici curve).
Stapelia è il nome di un fiore tropicale (molto diffuso dalle nostre parti, ma dal nome quasi ignorato), che è caratterizzato dall’avere cinque petali quasi triangolari, che quando sono chiusi disegnano una sorta di “pacchetto” pentagonale, e quando si aprono formano una stella.
L’idea di “ispirarsi” al fiore, è, a ben vedere, non così originale. Per uno strano caso, proprio al World Future Energy Summit, sono venuta a conoscenza del fatto che la pianta del Burj Dubai (edificio in fase di realizzazione che conta di essere la torre più alta del mondo) è stata ispirata dalla  Hymenocallis, un altro fiore tropicale, molto diffuso a Dubai ed in India, con sei petali bianchi caratteristici per la loro forma sottile e allungata.

Quanto tempo ci è voluto per la progettazione di Stapelia?
Circa un anno. I primi schizzi sono di settembre 2005, la realizzazione dei prototipi è del luglio del 2006. In seguito alla realizzazione dei prototipi ed alle prime verifiche sperimentali effettuate è iniziata poi una fase di ottimizzazione del componente, che è in corso in questi giorni. In realtà è forse questa la fase più interessante del lavoro, poiché si misurano gli obiettivi che ci si era prefissati di ottenere, con le reali esigenze degli utilizzatori.

Quando è stato brevettato?
Stapelia è stato protetto in diversi modi: come modello di utilità, come disegno industriale, è stato depositato il marchio di parola e l’annesso logo di caratterizzazione grafica, infine è stata depositata domanda di estensione a livello internazionale. E’ del novembre 2006 la data del brevetto con il titolo “Lampione fotovoltaico multifunzionale a basso impatto visivo”. La domanda fa riferimento ad un Dispositivo fotovoltaico di illuminazione urbana e residenziale su palo a basso impatto visivo in grado di funzionare autonomamente o collegato alla rete pubblica di distribuzione dell’elettricità per riversarvi l’esubero della sua conversione di energia. A dicembre è stata depositata la domanda di registrazione per disegno e modello (disegno industriale), come elemento di illuminazione. A fine dicembre 2006 è stata depositata la domanda per il marchio di parola “Stapelia”, e infine a novembre 2007 è stato depositato il marchio comunitario “Stapelia e figura”.

Chi sono gli autori?
Gli autori sono: io per il design, Carmine Cancro per il progetto esecutivo e Fabrizio Formisano per il progetto elettrico.

Quali sono le caratteristiche tecniche?
La carpenteria della corolla e del palo è realizzata in ferro zincato. La parte superiore (la corolla) costituisce il generatore fotovoltaico articolato in cinque “petali” fotovoltaici vetro-vetro che incapsulano celle in silicio monocristallino. Al centro del “fiore” c’è un pistillo metallico, costituito da un doppio box piramidale (a pianta pentagonale) che costituisce la superficie di alloggiamento dei led (o di altra tipologia di lampade). La luce generata è diffusa attraverso fogli di Plexiglas opalino, che si configurano come il calice del fiore. La potenza del generatore fotovoltaico è di circa 160Wp, e la potenza delle lampade variabile tra 40 e 65W secondo l’efficienza della tipologia scelta.

Come funziona in caso di assenza di sole?
In caso di assenza di sole il lampione funziona grazie agli accumulatori, e la sua vita è legata alla loro autonomia. L’obiettivo dell’ottimizzazione è quello di garantire 10 ore di funzionamento giornaliere nel corso dell’intero periodo di esercizio dell’impianto.

Può essere impiegato anche per illuminare le autostrade?
Direi di no. Infatti, per garantire le caratteristiche di illuminamento richieste dalla normativa sarebbe necessario un campo fotovoltaico enorme, che porrebbe comunque problemi relativamente ala statica ed alla sicurezza, e non è detto che sarebbe in grado di assicurare le prestazioni richieste.
I primi prototipi di Stapelia erano stati pensati in funzione del fotovoltaico, immaginando la funzione di illuminazione come assolutamente secondaria. L’idea era che i componenti potessero essere degli elementi di valorizzazione di certi contesti (parchi, giardini, confini) più che dei veri e propri elementi funzionali.
Successivamente, quando si è passati alla fase di ottimizzazione legata all’industrializzazione, si è arrivati alla definizione di specifici obiettivi che si traducono in caratteristiche che Stapelia deve possedere al fine di garantire le prestazioni richieste dagli usi per i quali verrà impiegata.
Ad esempio il caso di illuminazione pedonale è diverso – in termini di quantità di luce al suolo che deve essere garantita – da quello di illuminazione stradale. Ciò si  traduce nella modifica di alcune caratteristiche del componente, attuata in modo da non stravolgere l’idea iniziale che era quella del fiore.
In ogni caso, per quanto l’ottimizzazione possa essere perfettamente adeguata, ci sono delle applicazioni – come quella per le autostrade – che esulano non solo dalle finalità di Stapelia, ma anche dalle potenzialità del fotovoltaico integrato in un elemento di arredo urbano per sua natura di piccole dimensioni, come il lampione.

Chi lo commercializzerà in Italia?
Dal giugno del 2007 la società Caldani, con sede in Torre in Pietra (RM), ha firmato un contratto di licenza con l’ENEA per l’industrializzazione e produzione di Stapelia.
Per informazioni http://www.caldani.it/, per richieste commerciali info@caldani.it

Perché il lancio proprio negli Emirati arabi?
La partecipazione al WFES è stata concordata e condivisa con la società Caldani, che ha voluto che il lancio commerciale del lampione fosse proprio negli Emirati Arabi.
La scelta si è rivelata indovinata, infatti l’attenzione che nel contesto del WFES è stata dedicata a Stapelia è stata sorprendente. Ciò è stato possibile anche grazie all’entusiasmo manifestato dall’ambasciatore italiano presso gli Emirati Arabi Uniti, che ha spesso presenziato lo stand, captando l’interesse di eminenti personalità politiche e governative locali.
Tutto ciò si è concretamente tradotto nei primi ordini e nell’invito a presentare Stapelia anche all’evento tenutosi a Dubai tra il 10 ed il 13 febbraio, dal nome Middle East Electricity.
In occasione del WFES, la società Caldani ha preso più di 100 contatti con operatori locali. Tra le proposte più significative, quella della municipalizzata di Dubai che si è candidata alla collaborazione per la produzione dei lampioni in loco. Tra le più “singolari”, assai diversa dalle finalità per le quali Stapelia è stata disegnata, quella di alcuni gestori di oleodotti, che intenderebbero sostituire i gruppi elettrogeni localizzati lungo i condotti (per garantire una protezione catodica dalla corrosione dei condotti stessi) con filari di Stapelia. I componenti non sarebbero quindi impiegati per illuminare, ma per produrre energia valorizzando il percorso dell’oleodotto.
Una proposta di questo tipo ed il contenuto dei colloqui intercorsi con i diversi visitatori dello stand suggeriscono che ciò che ha consentito visibilità a Stapelia - in una fiera in cui erano presenti  con le loro proposte le più importanti società ed industrie operanti nel campo fotovoltaico a livello mondiale - sembra essere la sua natura “disegnata”. Si intende dire che il fatto che essa fornisca una possibile risposta al tema della diffusione delle fonti rinnovabili, non tanto in termini di tecnologia, quanto di “design” è ciò la differenzia dalla maggioranza delle proposte presentate, e la rende particolarmente affine al contesto degli Emirati Arabi.
Infatti, se il design è uno dei prodotti più tipici del nostro paese, questo è anche il criterio che orienta le scelte dei decisori verso un prodotto oppure un altro (a parità di prestazioni), in un territorio ricchissimo di risorse energetiche che si avvicina al tema delle energie rinnovabili spogliato del carattere di urgenza che accompagna l’approccio di altre realtà, anche meno fiorenti dal punto di vista economico.
L’aspetto formale quindi come chiave di penetrazione negli Emirati, che da anni, seppure come sfumature diverse da emirato ad emirato, ci hanno stupiti con la visione di immaginifici edifici che sembrano andare al di là della tecnologia e della contemporaneità. Per riferirsi ai casi più noti, basti citare il Burj al Arab, il famoso hotel dalla forma di una vela, praticamente costruito sull’acqua, ed il Burj Dubai (in fase di realizzazione) che mira ad essere la torre più alta del mondo (ed ospiterà, tra l’altro, un hotel Armani).
E da qualche tempo, poi, non solo edifici “belli”, ma anche il tentativo di renderli energeticamente autonomi. Come è ovvio aspettarsi, infatti, i paesi che da sempre hanno avuto una posizione privilegiata nella produzione di energia da fonte convenzionale, vogliono mantenere il proprio “status” anche quando si tratti di fonti rinnovabili. Così, ad esempio, lo skyline di Dubai si arricchirà di edifici pensati come macchine per produrre energia, ma è soprattutto l’emirato di Abu Dhabi, che mira agli obiettivi più ambiziosi.
La città, che si prepara ad accogliere il circuito di Formula Uno per il 2009 connesso al Parco della Ferrari, ed entro il 2015 anche cinque musei a firma dei più importanti nomi dell’architettura contemporanea (Jean Nouvel, Frank Gehry, Zaha Hadid e Tadao Ando), si è proposta come promotrice di un modello di città del futuro sostenibile, dove ognuno vorrebbe vivere.
In occasione della cerimonia di apertura del WFES, il Generale Sceicco Mohammed bin Zayed Al Nahyan, Principe ereditario di Abu Dhabi e Vice Comandante Supremo delle Forze Armate degli EAU, Presidente del Consiglio Esecutivo dell’Emirato di Abu Dhabi, ha annunciato l’intenzione di investire 15 miliardi di dollari in progetti dedicati alle fonti energetiche alternative. In particolare, ha fatto riferimento a progetti di infrastrutture per le rinnovabili basati sul solare, alla generazione da eolico e da idrogeno, alla riduzione ed al controllo dell’impiego del carbone, allo sviluppo sostenibile, all’educazione ed alla industrializzazione di soluzioni energetiche per il futuro.
L’investimento verrà veicolato attraverso “Masdar” (che in arabo significa “fonte”), che è  il nome di una società fondata per ricercare, sviluppare e commercializzare risorse energetiche per il futuro, ma è anche quello di un prototipo di città sostenibile dove la più alta qualità di vita possibile potrà essere raggiunta con la minima impronta ecologica. Concepita da Norman Foster, occuperà un’area di circa 7 km2 di deserto nei pressi di Abu Dhabi. E’ in questo luogo fisico e anche “immateriale” che il governo di Abu Dhabi farà convergere esperti di vari settori al fine di strutturare un laboratorio permanente ed una sede di scambio e confronto fra diversi attori per mettere a punto appropriate soluzioni energetiche per il futuro delle nostre città.

Che tipo di impatto pensa possa avere a livello territoriale? Crede che sarà adottato a larga scala dai comuni?
Non sono in grado di prevederlo. Sembra, dalla natura dei giudizi che sono stati formulati durante riunioni con diversi amministratori del territorio, che Stapelia piaccia sia come alternativa ai tradizionali componenti per l’illuminazione, sia come elemento di valorizzazione dei luoghi. Tuttavia l’aspetto legato ai costi (comunque superiori a quelli di un lampione standard) immagino possa  frenare l’iniziativa dei decisori.
Potrebbe essere interessante lanciare, con iniziativa coordinata, una campagna di diffusione congiunta ENEA-Caldani “prestando” un esemplare di Stapelia alle istituzioni che fossero interessate (municipi, musei, ministeri) in modo da costruire una curiosità verso il prodotto che possa essere il substrato per una reale diffusione territoriale.

 

Scheda tecnica lampada stapelia:

CARATTERISTICHE MECCANICHE

  1. Materiale di costruzione: Acciaio zincato a caldo o inox
  2. Altezza dello stelo (palo):6m
  3. Struttura superiore: corolla pentagonale di lato 1,2m
  4. Altezza della corolla: 0,8m
  5. Inclinazione della corolla rispetto al palo: 30°

DATI ELETTRICI

  1. n° 5 moduli fotovoltaici vetro-vetro di circa 0,5mq
  2. Composizione del modulo:46 mini-celle triangolari in serie
  3. Potenza di picco del generatore fotovoltaico: circa 160Wp
  4. Gruppi illuminanti a leds o fluorescenti compatte con potenza massima di 60W
  5. Accumulatori al piombo gel o a piombo acido con capacità minima di 120Ah

 

     
                            Vista ore 12                                                           Tramonto dettaglio

 

    
                        Dettaglio del fiore                                                           Dettaglio del fiore


        
                                      Fiore                                              Presentazione lampada negli emirati arabi

 

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