Moduli fotovoltaici innovativi e l'integrazione nell'involucro edilizio

Il Building-Integrated Photovoltaics (BIPV) rappresenta una tecnologia chiave per la transizione energetica e la decarbonizzazione del settore edilizio, poiché consente di trasformare l’involucro architettonico da elemento passivo a componente attivo, capace di integrare funzioni costruttive, qualità architettonica e produzione di energia elettrica. Nonostante tale potenziale, la diffusione del BIPV nel contesto europeo rimane ancora limitata e frammentata, principalmente a causa di tre criticità strutturali ricorrenti: l’adozione di approcci progettuali prevalentemente settoriali e non sistemici, una debole integrazione tra dimensione progettuale e industriale, e una gestione del fine vita poco strutturata, con una scarsa integrazione dei principi di economia circolare e di progettazione orientata al disassemblaggio. La presente tesi affronta tali criticità attraverso un percorso di ricerca multidisciplinare che connette quadro teorico, sviluppo metodologico, innovazione progettuale e validazione tecnico-industriale. In primo luogo, viene proposto un modello concettuale per la progettazione integrata dei sistemi BIPV, fondato su cinque dimensioni chiave dell’integrazione (“5i”: estetica, tecnologica, spaziale, energetica e circolare), concepito per orientare in modo coerente le scelte progettuali sin dalle fasi preliminari e superare la frammentazione disciplinare. All’interno di questo quadro, la circolarità è assunta come criterio progettuale strutturante, estendendo la valutazione oltre la fase d’uso e incorporando il fine vita come parametro attivo delle decisioni di progetto. Su tali basi, la ricerca persegue due obiettivi complementari. Il primo consiste nello sviluppo di una metodologia integrata per la valutazione congiunta della sostenibilità ambientale e della circolarità dei sistemi BIPV, basata sull’integrazione di Life Cycle Assessment (LCA) e Circularity Assessment (CA) e concepita come strumento di supporto alle decisioni progettuali lungo l’intero ciclo di vita. Il secondo obiettivo riguarda lo sviluppo e la validazione di una soluzione progettuale innovativa, in cui la sottostruttura è interpretata come leva strategica per migliorare installabilità, adattabilità, disassemblabilità e gestione del fine vita, contribuendo al contempo a un inserimento più efficace e competitivo nel mercato BIPV europeo. L’approccio metodologico è applicato e validato attraverso un caso di studio reale, sviluppato in collaborazione con un’azienda partner e riferito a un ambito applicativo ancora poco esplorato dell’offerta BIPV. Tra le diverse configurazioni progettuali analizzate, la soluzione selezionata si caratterizza per una ridotta intensità materiale, un’impostazione pienamente meccanica e disassemblabile, un’elevata circolarità tecnica e un equilibrio favorevole tra prestazioni ambientali e circolari, risultando al contempo flessibile e versatile dal punto di vista applicativo. Le verifiche strutturali e la prototipazione su scala reale confermano la fattibilità tecnico-costruttiva della soluzione e la sua compatibilità con processi produttivi ordinari. Nel complesso, la tesi fornisce un contributo originale e trasferibile alla progettazione, valutazione e sviluppo di sistemi BIPV, dimostrando come un approccio sistemico, orientato alla circolarità e supportato da strumenti metodologici adeguati, possa generare non solo avanzamenti metodologici, ma anche esiti progettuali concreti, rafforzando il ruolo del BIPV come componente edilizio a pieno titolo e come opportunità reale per una trasformazione sostenibile dell’ambiente costruito.