Livio de Santoli fa il punto sul “restauro fotovoltaico” in Vaticano a 7 anni dalla realizzazione dell’impianto.

20150608_175332In missione per conto di Dio.

E la missione era portare l’energia del sole in Vaticano senza scardinare l’architettura della storica sala NERVI, edificio costruito nelle mura Vaticane dall’architetto Nervi e adibito alle udienze papali.

A 7 anni esatti dall’inaugurazione dell’impianto fotovoltaico installato sulla copertura edificio che è oggi l’Aula delle Udienze intitolata a Paolo VI e dopo la realizzazione del secondo impianto solare, quello di Solar Cooling del Centro Industriale, lo Stato della Città del Vaticano può affermare  di costituire un esempio nei fatti di quello che l’Enciclica “LAUDATO SI’ “, afferma con la forza delle parole. Infatti oltre all’impianto solare che adesso analizzeremo più in dettaglio, il Vaticano ha anche, all’interno del proprio comparto energetico una trigenerazione solare capace di generare, a partire dall’energia del sole, le tre forme di energia secondaria: elettrica, termica e frigorifera. Alle 225 tonnellate di CO2 non emesse grazie all’impianto fotovoltaico dell’Aula delle Udienze si sono aggiunte le circa 80 tonnellate di CO2 evitate grazie all’impianto solare termico.

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Il libro “L’energia del Sole in Vaticano”

Tali iniziative erano state ricordate e descritte due anni dopo in un libro fotografico scritto dalla Direzione dei Servizi Tecnici del Governatorato del Vaticano in lingua italiana e inglese, edito dalla Tipografia Vaticana rispettivamente con i titoli “L’Energia del Sole in Vaticano” e “The Energy of the Sun in the Vatican”.

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Livio de Santoli con il premio EUROSOLAR per l’impianto FV in Vaticano

Il libro racconta la nascita, lo sviluppo e la realizzazione di opere che costituiscono i primi indizi dell’orientamento intrapreso dal Vaticano verso tecnologie sostenibili dal punto di vista energetico-ambientale presentato presso la Sala Conferenze dei Musei L’intervento della copertura fotovoltaica dell’aula Paolo VI – ha sostenuto il prof. Livio de Santoli, progettista dell’intervento – è stato realizzato in tre mesi e condotto con autorevolezza e competenza, con un progetto che EUROSOLAR ha definito “intervento di restauro solare” per la complessa sostituzione dei tegolini originali previsti da Nervi sulla copertura per limitare l’apporto termico con strutture capaci anche di captare ed utilizzare l’energia solare.

Il professor de Santoli, ideatore del progetto, afferma oggi, cinque anni dopo l’uscita del libro che celebra il lavoro del suo gruppo di progettazione, e sette anni dopo la fine dei lavori, che, senza tema di smentita “in base alla potenza installata (220 kW per 300 milioni di wattora prodotti all’anno),  la Città del Vaticano ha l’indice più alto al mondo di installazioni fotovoltaiche pro-capite (200 W per abitante)

GENESI DEL PROGETTO.

day 5L’edificio progettato dall’Architetto Pier Luigi Nervi nel 1964, a pianta trapezoidale, planimetricamente disposta in adiacenza alle Mura Vaticane, nel tratto prospiciente via di Porta Cavalleggeri lungo l’asse Est Ovest, fu uno dei primi edifici a tenuta termica mai progettati. Infatti l’architetto Nervi decise di disporre sulla superficie del tetto 4800 pannelli prefabbricati in cemento armato sostenuti da appositi cavalletti di ferro che li mantenevano sollevati dal solaio a circa due metri di altezza con funzione di ombreggiamento contro l’eccessivo irraggiamento solare.  tewgolini progettoQuesti elementi, denominati ironicamente ombrellini parasole, erano accoppiati a “V” e disposti lungo fasce longitudinali e sono rivolti per metà a sud e per metà a nord. La funzione schermante dei circa 5000 mq di tegolini frangisole disposti  su supporti metallici  a sezione triangolare collegati su due basi cilindriche permette una stima approssimativa di calcolare in  circa 8 tonnellate annue di petrolio equivalente l’energia primaria risparmiata in termini di raffrescamento estivo dell’aula sottostante.

In tal modo l’Aula delle Udienze papali, intitolata a Paolo VI, conserva naturalmente una temperatura ottimPaolo VIale  con un grande risparmio energetico e garantisce ai fedeli convenuti per  ascoltare il Santo padre, un ambiente gradevole e a forte inerzia termica rispetto alle temperature spesso torride che si registrano a Roma per lunghi periodi estivi e non solo.

Purtroppo il calcestruzzo non è eterno, e quindi 40 anni dopo la costruzione della Sala Nervi, i pannelli di calcestruzzo hanno cominciato a degradarsi e a comportare la necessità di prevedere un accurato e oneroso intervento di restauro comportante in molti casi la totale sostituzione.

Infatti, negli ultimi anni la copertura dell’aula, che da lontano presentava il caratteristico aspetto a “corazza di armadillo”,cominciava a presentare segni preoccupanti di degrado dovuto agli effetti delle variazioni termiche e meteorologiche ma anche dell’inquinamento urbano.Tegolini calcestruzzo

Sistematici sopralluoghi evidenziavano sempre più frequentemente:

  • il distacco diffuso dei copri ferri nei bordi superiori delle ali delle tegole frangisole e talora anche per superfici maggiormente estese;
  • l’aumento esponenziale della caduta di materiale disgregato sul sottostante manto coibente-impermeabile della volta con conseguenti danneggiamenti;
  • il manifestarsi di una sempre maggiore quantità diparti di conglomerato incoerente e e distaccato dal corpo delle tegole, sia per le superfici superiori che per quelle inferiori;
  • il deterioramento e conseguente ossidazione delle parti metalliche degli elementi metallici di fissaggio delle tegole e dei supporti sottostanti;degrado tegolini
    La progettazione del restauro ha tenuto presenti tutti gli aspetti di carattere estetico e architettonico che contribuiscono a definire l’immagine dell’edificio integrato nello skyline paesaggistico con il suo caratteristico aspetto a corazza di armadillo, e in particolare:
  • La morfologia e l’andamento curvilineo del tetto;
  • le caratteristiche funzionali e termiche mantenute e aumentate;
  • la dinamicità del disegno d’insieme dei frangisole che da elementi passivi e statici vengono trasformati in elementi attivi e produttivi di energia (moduli fotovoltaici e superfici riflettenti)
  • distribuzione uniforme dei pesi secondo gli aspetti strutturali del progetto;
  • caratteristiche cromatiche mantenute;
  • mantenimento senza alcuna alterazione della disposizione e dell’inclinazione originaria anche per i pannelli fotovoltaici e le superfici riflettenti.

tegolini1Data la delicatezza del restauro richiesto e l’orientamento favorevole all’irraggiamento solare dell’edificio, il Governatorato del Vaticano pensò bene di caratterizzare energeticamente il restauro della copertura sempre preservando il caratteristico aspetto a corazza di armadillo voluto da Nervi, trasformando gli elementi passivi  di ombreggiamento, che di per se già consentivano un risparmio energetico visto che garantivano una certa inerzia termica alla sottostante aula Paolo IV, in elementi attivi che , oltre al mantenimento dell’ombreggiamento divenivano ricettori dell’energia solare trasformata in energia elettrica.concrete 2 worker on roof

Il Vaticano annunciò così già nel 2007 la propria volontà di intraprendere una politica eco compatibile con un impianto di energia da fonti rinnovabili per la cui progettazione e fattibilità venne interpellata quella che veniva riconosciuta come la massima autorità accademica in fatto di restauro energeticamente attivo di immobili urbani in Italia, il professor Livio de Santoli, Energy manager de La Sapienza, e direttore del centro di ricerca CITERA dedito appunto al restauro energeticamente efficiente degli immobili tradizionali, cosa che il professor de Santoli e il suo team a La Sapienza fecero rapidamente e con grande competenza. Il progetto venne poi realizzato dall’azienda tedesca Solar World, che, libera dalle pastoie burocratiche che affliggono progetti simili sul territorio italiano, nella Santa Sede riuscì a realizzare il progetto nel giro di pochi giorni.project panels

Il lavoro del gruppo di progettazione coordinato dal Prof. de Santoli ha affrontato le problematiche tecniche e quelle di integrazione con il paesaggio esistente e di manutenzione, con lo spirito di mantenersi il più possibile fedeli all’essenza formale dell’opera d’arte originaria ma con il postulato che i materiali possono cambiare, con la rimozione di quello originale ormai degradato, sostituito con un intervento di upgrade tecnologico che non cambia la forma originaria dell’immagine voluta da Nervi.

L’idea di Nervi che non era solo estetica ma anche funzionale ed energetica, è stata rispettata e rilanciata. Infatti il pannello fotovoltaico e il suo “dirimpettaio” di alluminio riflettente che sostituiscono i tegolini di calcestruzzo non solo ne ereditano la funzione  di schermatura della radiazione solare, ma assolvono anche alla funzione di trasformazione di una parte di quella radiazione in energia utile, diventando non più solo elementi passivi sul piano termico ma anche attivi su quello energetico-elettrico.

taking off the old panelsLa prima fase del progetto consisteva nella asportazione di tutti i 4800 elementi ombreggianti in calcestruzzo di cemento armato, sostituendo la metà la cui superficie era rivolta verso sud con moduli fotovoltaici, e l’altra metà che invece era orientata verso nord, con pannelli di alluminio semi riflettenti, in modo da aumentare l’efficienza produttiva dei pannelli fotovoltaici aumentando l’intensità dell’effetto di irraggiamento solare sui moduli fotovoltaici.

Tutto ciò venne pianificato con forte risparmio di materiali perché utilizzava i supporti concrete and PVesistenti a cui vennero solo praticate delle modifiche per renderli semoventi in modo da permettere la rotazione dei pannelli diffusori per le necessarie operazioni di pulizia e manutenzione.

In una seconda fase del progetto era prevista e venne realizzata l’installazione del necessario numero di inverter posti sulla coperture, per trasformare la corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici in corrente alternata e quindi, tramite adeguata cablatura, permetterne il trasferimento alla cabina elettrica di trasformazione sita nella parte basamentale dell’aula. per alimentare, oltre all’aula stessa, Inverters Chamberle zone del Vaticano ad essa limitrofe.

L’impianto ha una potenza di picco di 221 KWh e produce annualmente 300.000 KWh  evitando l’emissione in atmosfera di circa 225.000 KG di CO2 con un risparmio pari a 80 tonnellate di petrolio.

EUROPEAN SOLAR PRIZEPer la progettazione e la realizzazione dell’impianto sia l’azienda tedesca Solar World che il Prof. de Santoli sono stati insigniti del prestigioso premio dell’associazione Eurosolar consegnato a Berlino il 3 dicembre 2008, a impianto ormai ultimato entrato in funzione.

Gli ultimi dati produttivi disponili confermano che l’impianto funziona perfettamente e lo scorso anno ha prodotto 306.000 KWh, ossia ben 6 MWh più del previsto. L’energia così prodotta viene immessa all’interno della rete elettrica Vaticana, generando una riduzione dell’assorbimento di elettricità dalla rete elettrica italiana da parte del Vaticano.

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Nel presentare l’innovativa Sala Nervi, il 30 giugno 1971,  Paolo VI disse che era stata una esperienza che “incoraggiava a osare poichè l’incombente vicinanza della basilica esigeva non certo una velleità di emulazione ma l’impegno a tentare un’opera non banale cosciente della sua privilegiata collocazione e della sua ideale destinazione”.

A quasi quarant’anni di distanza, questo invito a “osare” si è tradotto nell’ingegno del professor de Santoli e del suo gruppo di lavoro che con la progettazione di quest’opera contribuisce a portare nella coscienza di tutti lo spirito di scienza  e la sete di conoscenza che alberga nel cuore di molti uomini capaci di vedere il futuro solare del pianeta e stimolare l’uomo all’accelerazione verso quella che Rifkin ha definito la Terza Rivoluzione Industriale.

Dylan Santoli
Livio de Santoli… Times are a-changing…