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Fotovoltaico con accumulo per l’autoconsumo e pompa di calore: guida operativa

Cosa sapere sul fotovoltaico, come avere un impianto funzionale e quanto risparmiare entro pochi anni grazie all'autoconsumo e ai sistemi di accumulo detraibili al 110%

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Risparmio energetico e prestazioni sempre più elevate. Negli ultimi anni i tempi di ritorno dell’investimento si sono ridotti e le opportunità di risparmio sulla bolletta elettrica, garantite dall’autoconsumo, sono diventate ancora più allettanti.

In più ci sono i bonus fiscali IRPEF: oltre al bonus ristrutturazioni del 50%, oggi con il super Ecobonus c’è la possibilità di detrarre il 110% delle spese per l’installazione di un impianto fotovoltaico (la spesa massima in detrazione è di 2.400 euro per kWp fino a 48.000 euro, da ripartire in cinque anni), anche abbinando sistemi di accumulo elettrico, sempre che l’installazione sia fatta contestualmente a uno degli interventi “trainanti” previsti dal Decreto Rilancio.

Con questo articolo estratto da Sistemi Fotovoltaici a cura degli autori Alessandro Caffarelli, Giulio De Simone, Angelo Pignatelli e Konstantino Tsolakoglou, edito da Maggioli Editore, si propone una guida completa alla progettazione degli impianti fotovoltaici. Il testo mostra l’architettura di un sistema fotovoltaico, fornendone gli elementi necessari per il corretto dimensionamento, sia per sistemi fissi che a inseguimento solare, descrivendone approfonditamente l’ingegneria di sistema, dal gruppo di generazione fino al punto di connessione alla rete elettrica.

Fotovoltaico con accumulo per l’autoconsumo e pompa di calore: guida operativa

Facciamo una piccola premessa per illustrare le principali tipologie di moduli fotovoltaici attualmente disponibili:

  • pannelli monocristallini, prodotti utilizzando una struttura cristallina omogenea di silicio ad elevata purezza, garantiscono le migliori prestazioni in termini di efficienza, con rendimenti che oggi possono arrivare vicino al 21% rispetto all’energia solare captata dalla superficie;
  • pannelli policristallini, caratterizzati da più cristalli di silicio aggregati tra loro derivanti dai residui di lavorazione e recupero da materiale elettronico, presentano costi inferiori rispetto ai pannelli monocristallini ma con resa inferiore (efficienza fino al 17% circa);
  • pannelli a film sottile, costituiti da una lastra di silicio amorfo (o di altri materiali) trattata per aumentare la conducibilità, lavorano egregiamente in condizioni di basso irraggiamento diffuso e sono utilizzabili su strutture rigide o flessibili occupando maggiore superficie (hanno però un rendimento molto basso, fino al 10% circa).

>> Per quanto riguarda le detrazioni associate: Ecobonus 2021: detrazione 65% per l’efficienza energetica

Come incrementare i Watt a parità di spazio

L’incremento dei Watt di potenza per singolo pannello, in particolare, è molto importante perché consente di raggiungere una maggiore potenza dell’impianto fotovoltaico a parità di spazio occupato. In questo modo, per esempio considerando un impianto da 4 kW (taglia di potenza comune in ambito residenziale), con pannelli da 285 Wp ne possono servire 14 mentre con pannelli da 350 Wp ne bastano 11-12, riducendo la superficie richiesta sul tetto da 23 mq a circa 19-20 mq.

Leggi anche: Superbonus per fotovoltaico in un condominio, quando ottenerlo

Fotovoltaico con sistema di accumulo e pompa di calore

È possibile integrare l’impianto fotovoltaico a una pompa di calore per riscaldare casa, climatizzare gli ambienti e produrre acqua calda sanitaria.

Le pompe di calore recuperano il calore presente naturalmente nell’aria, nell’acqua o nel terreno per riscaldare l’acqua utilizzata per il riscaldamento degli ambienti e quella necessaria per gli usi sanitari. È un prodotto estremamente flessibile che può essere adattato a impianti di riscaldamento già esistenti o installare in abitazioni da ristrutturare o di nuova realizzazione. L’utilizzo di componenti di elevata qualità garantisce il funzionamento efficiente del prodotto e la sua durata nel tempo.

>> Caldaia a condensazione o pompa di calore? Quale conviene?

Le pompe di calore utilizzano energia elettrica per il loro funzionamento, perciò integrare l’impianto con un sistema fotovoltaico permette di aumentare il livello di efficienza energetica della casa:

  • in inverno la pompa di calore sfrutta l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico per riscaldare la casa e produrre acqua calda sanitaria;
  • in estate la pompa di calore utilizza l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico per raffrescare gli ambienti domestici.

In questo modo si realizza un impianto a elevata efficienza con costi energetici minimi grazie a un’unica soluzione per la produzione di energia elettrica e termica.

L’efficienza della pompa di calore varia in base alle temperature dell’impianto
e alle temperature della sorgente rinnovabile, perciò, con i fabbisogni più difficili o se si vive in zone con inverni particolarmente rigidi, il suo impiego potrebbe risultare non sempre conveniente. In questi casi può essere utile affiancare alla pompa di calore un generatore ausiliario, che intervenga nei periodi più freddi per assicurare il giusto comfort in casa e la massima convenienza.

In questo caso si può scegliere una pompa di calore ibrida, costituita da due generatori (pompa di calore e caldaia a condensazione).

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Attraverso la regolazione intelligente brevettata, viene selezionata automaticamente la modalità di funzionamento più conveniente:

  • la pompa di calore è in grado di coprire fino all’80% del carico termico annuo utilizzando l’energia termica presente gratuitamente nell’ambiente, abbattendo così i costi energetici;
  • la caldaia a condensazione a gas interviene in caso di necessità, ad esempio in giornate particolarmente fredde.

Moduli fotovoltaici di colorazione rossa per installazioni su edifici con vincoli paesaggistici

Per quanto concerne il generatore fotovoltaico, nel settore residenziale ma anche commerciale i produttori di moduli hanno lavorato sull’aspetto della colorazione delle celle, per mitigarne l’impatto visivo nel caso di installazione al di sopra di tetti residenziali. Più che una vera e propria evoluzione tecnologica, si è cercato di superare l’ostacolo autorizzativo, mantenendo una performance produttiva accettabile rispetto ad altre soluzioni volte alla integrazione architettonica (o anche più estreme tendenti al “camouflage”) – con un naturale aumento del costo del modulo.

Estratto di una determina di autorizzazione paesaggistica in cui la soprintendenza “raccomanda” l’uso di celle di colorazione della stessa gradazione del manto di copertura.
Moduli fotovoltaici di colorazione rossa indicati per installazioni su edifici con vincoli paesaggistici.

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INTERESSANTE il software allegato al volume:

SOLE_PRO 4.0 || Simulatore di producibilità e stima ombreggiamenti locali e clinometrici che permette anche di determinare graficamente il campo di ombreggiamento generato da ostacoli (es: comignoli, torrini, balaustre, ecc.) posti all’interno della zona d’impianto, calcolando la perdita di producibilità.

Sistemi Fotovoltaici

Sistemi Fotovoltaici

Il volume è una guida completa i) alla progettazione degli impianti fotovoltaici grid-connected, anche dotati di sistemi di accumulo, ii) alla presentazione degli interventi di manutenzione per ottimizzarne le prestazioni, iii) alla trattazione delle tematiche inerenti agli ammodernamenti tecnologici eseguiti su impianti in esercizio (revamping e repowering), iv) alla generazione distribuita residenziale ed industriale e ai sistemi di potenza multimegawatt ed utility-scale. 

Il testo mostra l’architettura di un sistema fotovoltaico, fornendone gli elementi necessari per il corretto dimensionamento impiantistico, descrivendone approfonditamente l’ingegneria di sistema: dal gruppo di generazione fino al punto di connessione alla rete elettrica.

Il volume è aggiornato alla normativa elettrica vigente, anche con particolare attenzione alle recenti disposizioni normative in tema di implementazione dei sistemi di accumulo all’interno del sistemo elettrico.

Una parte del volume è dedicata all’esercizio in parallelo con la rete elettrica dei sistemi fotovoltaici, descrivendone le tipologie di connessione in bassa, media ed alta tensione, gli aspetti progettuali e l’iter TICA – dalla richiesta di connessione inoltrata al gestore di rete, fino alla realizzazione delle opere di rete. 

Il testo mostra le operazioni di manutenzione ordinaria standard, fino ad arrivare all’analisi termografica realizzata con droni. 

Sono illustrati casi di impianti fotovoltaici “under performing”, e mostrati nel dettaglio esempi di malfunzionamenti o guasti di moduli fotovoltaici ed altri componenti di impianto che comportano riduzione del performance ratio.

Il testo mostra tutti gli adempimenti burocratici a cui occorre ottemperare al fine di evitare sanzioni economiche e garantire il mantenimento del diritto all’incentivo e alle convenzioni GSE per impianti incentivati e impianti fotovoltaici eserciti in grid/market parity.

Di prezioso ausilio pratico risultano essere le 15 relazioni tecniche di impianti fotovoltaici, complete di schemi elettrici e calcoli progettuali – rilasciati nello spazio web a disposizione del lettore.

 

Alessandro Caffarelli
Ingegnere aerospaziale, è CTU presso il Tribunale Ordinario di Roma. Ha progettato e diretto lavori per oltre 700 MW di impianti fotovoltaici ed eolici. È socio fondatore di Intellienergia ed attualmente Business Development Manager per EF Solare Italia.
Giulio de Simone
Ingegnere meccanico, Ph.D. in Ingegneria dell’Energia e Ambiente. È socio fondatore e CEO di Intellienergia. Ha progettato e diretto lavori per oltre 500 MW di impianti di produzione di energia rinnovabile.
Angelo Pignatelli
Ingegnere elettronico, Ph.D. in Ingegneria dei Sistemi, PMP presso il Project Management. Ha progettato e diretto lavori per oltre 200 MW di impianti di produzione di energia rinnovabile. 
Kostantino Tsolakoglou
Ingegnere aerospaziale, MSc, si occupa di sviluppo, progettazione, asset management e O&M di impianti utility scale. È Head of Engineering presso una delle maggiori realtà europee in ambito fotovoltaico. Gli autori sono docenti per conto dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma.

Leggi descrizione
Alessandro Caffarelli, Angelo Pignatelli, Giulio de Simone, Konstantino Tsolakoglou, 2021, Maggioli Editore
69.00 € 65.55 €

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Foto: iStock/ideeone


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