Parco Fotovoltaico

Vincitore concorso di progettazione “Parco Fotovoltaico - ex discarica Castelleone, Cremona'' Cremona / Italy / 2008

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Descrizione intervento
Il tema La luce del Sole è responsabile della vita dell’uomo sulla terra. Il sole compare nelle culture di quasi tutti i popoli perché lo sviluppo dell’uomo è da sempre legato alla presenza del più importante dei fenomeni celesti: l’astro del giorno. Al Sole troviamo associati culti religiosi, rituali, credenze e simbologie distribuiti in ogni tempo e in ogni luogo del pianeta. Il Parco Fotovoltaico di Castelleone vuole essere un’occasione per riscoprire l’importanza del Sole attraverso le antiche culture dei popoli della Terra, illustrate in un contesto dove le più moderne tecnologie e applicazioni dimostrano con i fatti come, oggi più che mai, il futuro dell’Uomo e della Terra siano legati alla luce del Sole.

La finalità
Il Parco Fotovoltaico svolge tre funzioni principali: 1. produce energia pulita 2. produce divulgazione tecnologica e scientifica 3. produce cultura storica e umanistica

Il progetto
L’organizzazione del parco si sviluppa lungo un percorso che, dall’ingresso alla sommità della collina, consente di osservare e capire il funzionamento delle tecnologie solari attive e passive e le applicazioni edilizie proprie della progettazione bioclimatica. Le strutture tecnologiche si alternano ad allestimenti di carattere storico nei quali si illustrano e si rappresentano le molteplici forme con le quali il Sole è rappresentato nelle culture, nelle religioni e nelle mitologie dei popoli della terra. La produzione energetica principale viene svolta dalle superfici fotovoltaiche installate sulla pendice Sud del rilevato e sui grandi “girasoli” semoventi installati alla base. Altri allestimenti illustrano le applicazioni connesse all’impiego delle celle fotovoltaiche a film sottile, delle celle in silicio amorfo e degli specchi a concentrazione solare.

La struttura del centro accoglienza si ispira ai principi dell’architettura bioclimatica e consente di osservare i vantaggi offerti dai sistemi solari di tipo passivo per il riscaldamento, il raffescamento e il trattamento dell’aria (camino solare, torre del vento, patio, tecniche per regolare la captazione, azione della vegetazione). La tipologia costruttiva dell’edificio viene inoltre finalizzata alla rappresentazione delle differenti modalità di integrazione architettonica del fotovoltaico grazie all’uso dei nuovi materiali tecnologici (pareti, coperture, vetrate, frangisole, pensiline, celle colorate).

Seguendo un ideale percorso, nel Parco fotovoltaico si sviluppano le seguenti aree di visita: La Grande Meridiana costituisce il punto di accesso al Parco. La meridiana è forse lo “strumento solare” più antico e la sua struttura costituisce un forte elemento architettonico con il quale costruire il portale del parco: una lunga stele che proietta la sua ombra su una piazzetta pavimentata dove vengono scanditi il passare delle ore e delle stagioni. Nell’area trovano illustrazione le tecniche e le caratteristiche degli orologi solari verticali e delle sfere armillari attraverso l’impiego di materiale iconografico e di modelli che riproducono la storia di questo strumento a partire dagli esempi più antichi (come la “Sundial Stone”, del complesso archeologico di Newgrange in Irlanda risalente al V secolo a.C.) fino alle più complesse e monumentali realizzazioni dei giorni nostri. In questo contesto viene inserito anche uno specifico richiamo all’orologio installato al quarto piano del Torrazzo di Cremona, che costituisce uno dei più grandi ed importanti esemplari al mondo di orologio astronomico.

Il Giardino dei Girasoli si sviluppa nella parte pianeggiante alla base del rilevato. Si tratta di una grande area mantenuta a verde, ma senza alberature di prima grandezza, in cui dominano i tre grandi girasoli, ovvero un insieme di pannelli fotovoltaici montati su una struttura inclinata che, tramite un rotore, si muove mantenendo sempre l’inclinazione ottimale per la captazione dei raggi solari. In questa zona i serbatoi di stoccaggio del percolato proveniente dalla discarica vengono mascherati con una parete fotovoltaica. All’interno del giardino sono realizzati alcuni allestimenti dedicati alla figura del Sole nella mitologia e nella religione dei popoli antichi. Tra le tante culture che hanno trovato nel Sole motivo di ispirazione religiosa sono rappresentate le culture delle popolazioni originarie del continente americano (Inca e Atzechi), le figure mitologiche dell’antico Egitto tra cui Ra (il Sole alato di Horus) figlio di Iside e la mitologia dell’antica Grecia con il dio Elio alla guida del carro solare che trascina il disco solare da Est a Ovest. La Casa del Sole costituisce il cuore del Parco. In esso sono ricavati gli spazi per l’esperienza didattica, i laboratori, le attività multimediali, le conferenze e una piccola area book-shop.

La struttura viene a trovarsi nascosta dalle principali visuali in quanto risulta seminterrata. La facciata fruibile è rivolta verso il Parco e si affaccia su un piccolo laghetto. La soluzione architettonica è quella del patio ovvero di uno spazio esterno protetto dall’irraggiamento diretto, destinato ad accogliere vegetazione e specchi d’acqua con funzione di creare un microclima più favorevole di quello esterno per il raffrescamento e il ricambio dell’aria. La formazione del laghetto è possibile grazie alla perforazione di un pozzo e chiaramente l’emungimento avviene mediante una pompa azionata dall’energia elettrica prodotta dal parco. Le caratteristiche dell’edificio sono pensate in funzione della dimostrazione delle differenti applicazioni offerte dai nuovi materiali – integrazione architettonica del fotovoltaico – e sono ispirate ai criteri della bioedilizia.

Il centro accoglienza prevede l’uso di un impianto di produzione dell’energia termica ed elettrica da fonti rinnovabili unito a in impianto di trattamento aria che non prevede l’uso di circuiti frigoriferi a compressione. In pratica, lo scopo di tale impianto è dimostrare la possibilità di realizzare un sistema a impatto ridotto sull’ambiente impiegando energia prodotta dal sole: energia termica da pannelli solari a concentrazione ed energia elettrica da pannelli fotovoltaici monocristallini. . Nel centro accoglienza trovano spazio tutte le attività didattiche pratiche e i laboratori finalizzati alla scoperta delle applicazioni offerte dall’energia solare. Uno specifico allestimento è dedicato alla determinazione dell’energia prodotta dal Parco ed al risparmio in termini di emissioni di anidride carbonica; tutte le sere queste informazioni sono trasmesse all’esterno in forma luminosa mediante una fascia di Led che, a seconda della colorazione, da indicazione della produzione energetica giornaliera (luce verde: produzione alta; luce gialla: produzione media; luce rossa: produzione bassa). I dati possono essere integrati con l’attività di fissazione del carbonio svolta dalla vegetazione forestale a seguito degli imboschimenti realizzati lungo il perimetro Est e Nord della discarica.

L’Arboreto è una nuova fascia boscata che circonda parzialmente il perimetro della discarica. Si tratta di un intervento di mitigazione e compensazione della discarica finalizzato a ricostruire il tessuto arboreo lungo la sponda del rio Retorto, cingendo la base del rilevato e ponendo le basi per il futuro recupero forestale delle scarpate Est e Nord. Non si tratta di un impianto di forestazione tradizionale, ma di un vero arboreto dove è possibile osservare una completa collezione della vegetazione arborea e arbustiva tipica della fascia fitoclimatica padana e dell’originaria foresta planiziale. Il bosco è fruibile attraverso un piccolo sentiero pedonale in battuto di calcestre e le specie botaniche sono riconoscibili con l’aiuto di tabelle ed indicatori.

Le Serre Solari sono realizzate sul lato Ovest della discarica. Grazie all’energia del sole, sopra ai rifiuti si possono coltivare fiori, frutta e ortaggi dei climi caldi e temperati. Le serre sono realizzate con moduli Fotovoltaici in Vetro Strutturale che consentono la massima integrazione architettonica con la struttura edilizia. Alla serra sono associati appositi concentratori solari che producono vapore acqueo utilizzato per il riscaldamento dell’ambiente interno. In questo modo l’energia solare viene utilizzata sia per produrre energia elettrica destinata alla rete (grazie ai moduli fotovoltaici integrati con la copertura vetrata), sia per produrre energia termica per il riscaldamento delle serre (grazie all’impiego dei concentratori).

La finalità delle serre è quella di illustrare le ulteriori potenzialità del solare nel campo dell’agricoltura specializzata dove, grazie alle attuali tecnologie, si superano ampliamente i fabbisogni per le colture specializzate, trasformando le strutture in vere e proprie centrali energetiche. Non è comunque da sottovalutare l’aspetto più propriamente culturale insito nella possibilità di visitare una serra specializzata in coltivazioni e prodotti particolari, sia per area climatica (per esempio frutti e fiori tropicali), sia per tecniche colturali (per esempio colture fuori terra, idroponica, ecc.).

L’Automobile solare è l’ultima tappa della visita del parco.

Il percorso ideale infatti termina con la salita fino al culmine della collina, dove la strada di accesso si trasforma in un anello che viene percorso da una piccola automobile che funziona grazie alle celle fotovoltaiche. L’ultima delle applicazione, forse quella che più di tutte può rivoluzionare la nostra vita quotidiana, sta lentamente divenendo una realtà e l’esperienza degli ultimi prototipi sembra confermare sempre di più quello che fino a ieri era possibile solo in via sperimentale.

E’ uno stimolo, ma anche una provocazione per il giovane visitatore che, giunto sul punto più alto ha la possibilità di guardare lontano, verso il Futuro.

Spiegazione delle ragioni alla base della scelta proposta

Il progetto nasce con l’intento di mutare radicalmente la natura dell’area che viene ad ospitare il nuovo Parco Fotovoltaico. Da luogo degradato e insalubre da nascondere e occultare, a motivo di vanto e di eccellenza del territorio. Da discarica sporca e maleodorante a giardino tecnologico. Da area inquinata a fonte di energia pulita. Da monito ad esempio. La scelta non è solo quella di ottimizzare l’aspetto della produzione energetica, ma anche di produrre conoscenza e cultura, sia in materia tecnico-scientifica, sia nei campi delle scienze ambientali, naturali e umanistiche. Per questo motivo la scelta degli impianti tecnologici per lo sfruttamento dell’energia solare prevedono una panoramica di tutte le tecnologie attualmente in uso, dal solare passivo, al fotovoltaico, ai concentratori di calore, il tutto senza dimenticare i criteri della bioedilizia e dell’integrazione architettonica

RELAZIONE TECNICA Il presente progetto prevede la realizzazione di un impianto fotovoltaico connesso in rete della potenza di 485.000 Wp installato sulla ex discarica di Castelleone.
1. Il progetto
Si può senza dubbio affermare che la tecnologia, nel campo delle fonti di energia rinnovabili e alternative, ha compiuto enormi progressi. La tecnologia fotovoltaica, ovvero la conversione dell’energia solare (radiazione elettromagnetica) in energia elettrica è in piena fase di lancio per impieghi ordinari. Questa alternativa ecologica si profila estremamente utile anche per impieghi residenziali. Il presente progetto, prevede la realizzazione di un impianto fotovoltaico da installare nell’area occupata dalla vecchia discarica di Castelleone. L’occupazione totale dell’impianto è di circa 2.400 m2. L’impianto fotovoltaico è costituito da diversi blocchi distinti, integrati fra loro. Componente predominante è la parte di impianto ubicata sulle scarpate della discarica esposte a Sud. In questa zona verranno posizionati 1215 moduli fotovoltaici disposti su stringhe modulari. L’impianto sarà completato da 196 moduli collocati sulle pensiline dei parcheggi riservati alle automobili. Tre inseguitori biassiali, ognuno costituito da 35 moduli, costituiranno un ulteriore sottocampo. Per evitare al pubblico un possibile disturbo percettivo causato dai due serbatoi di raccolta del percolato si è pensato di predisporre 22 moduli vetro-vetro in film sottile, disposti verticalmente, davanti ai serbatoi, quasi a creare una parete in vetro scuro. Infine sull’edificio destinato alla didattica si intende installare un impianto da 18 moduli in silicio monocristallino, provvisti di un sistema di inseguimento biassiale, che possa essere utilizzato a scopo dimostrativo e possa sopperire al fabbisogno di energia elettrica del fabbricato.
Lungo il percorso didattico del parco, come già citato nella relazione illustrativa, verranno posizionate due serre. Queste avranno una copertura rivolta ad Ovest inclinata di 15° e costituita da moduli fotovoltaici in vetro-vetro che costituiranno l’ultimo sottocampo dell’impianto. L’impianto, nella sua totalità, è connesso in rete e la principale caratteristica risiede nell’assenza di batterie. Infatti, durante le ore di sole, l’energia elettrica è fornita dai moduli fotovoltaici, mentre, in assenza di luce, dalla rete elettrica. Naturalmente, la presenza di carichi elettrici in corrente alternata comporta l’installazione di un inverter per convertire la corrente continua prodotta dall’impianto fotovoltaico, in corrente alternata alla tensione e frequenza richieste dagli stessi carichi. In sostanza, l’impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica dell’ente distributore locale, è costituito principalmente da: – moduli fotovoltaici – strutture di appoggio dei moduli fotovoltaici -convertitore statico cc/ca – quadro di campo e sistema di condizionamento della potenza; – cabina elettrica di trasformazione BT/MT I moduli fotovoltaici utilizzati saranno per lo più di silicio monocristallino; lo strato di silicio è incapsulato tra due lastre di vetro ad alta efficienza.

Lo strato di film è incapsulato tra fogli di ethylenevinilacetato, vetro e Tedlar bianco; il vetro temprato, caratterizzato da un’altissima trasparenza alla luce diretta e diffusa è fissato alla cornice con silicone. L’altro isolamento tra lo strato del film sottile e la cornice riduce i rischi di dispersione di corrente. Il quadro di campo ha la funzione di connettere in parallelo le stringhe di moduli costituenti il campo fotovoltaico. La cabina di trasformazione è già esistente ed è situata all’interno della proprietà unitamente all’insieme di conduttori, apparecchiature e macchine atte alla trasformazione della tensione. Ad oggi è presente un trasformatore da 250 kVA, che dovrà essere integrato o sostituito per raggiungere la potenza richiesta dall’impianto. Nel caso si possa intervenire sulla cabina sarebbe opportuno dividerla in tre locali distinti: – il primo per le apparecchiature di sezionamento - il secondo per i gruppi di misura dell’energia – il terzo locale è destinato a contenere il trasformatore e le apparecchiature di pertinenza dell’utente.

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