Prima guida alla scelta di un impianto Fotovoltaico  MONOFASE
(Guido Salvestroni,  OMEGA SOLAR - v.1.01 - sett.2018)

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Tipologie e considerazioni tecnico-economiche

Prendendo spunto dalle domande che spesso ricevo nell’assistere i clienti OMEGA SOLAR, ho compilato queste informazioni di base – tecniche ma anche commerciali - utili alla  scelta di un impianto residenziale da 0 a 6 kWp.

OMEGA SOLAR si occupa anche di impianti industriali / commerciali trifase, specie nella fascia da 6 a 20 kWp e in quella da 20 a 100 kWp. Per queste taglie, rimandiamo a una apposita guida che seguirà.

 

Impianto Off Grid

E’ detto anche “in isola”, poiché non viene allacciato alla rete pubblica.

Si usa per abitazioni dove la rete non arriva, o per sezioni di impianto comunque separate (ad esempio un giardino dotato di impianto a parte per l’irrigazione, le luci, il cancello, ecc.; un orto o frutteto con sistemi di pompaggio e macchine agricole; un maneggio; un rifugio alpino; i cantieri; gli apparecchi stradali).

In questo modo si ha totale autonomia, ma si deve far fronte alla mancanza di energia di notte e nei giorni piovosi invernali.

Per questo è molto opportuno pensare ad un accumulo in batterie al Piombo o al Litio, in modo che l’eccesso di energia prodotto di giorno possa essere usato di notte (o nei giorni bui di maltempo).

Altre possibilità sono legate alle trasformazioni energetiche, e all’eventuale accumulo dell’energia così ottenuta. Pensiamo ad esempio all’accensione di uno scaldabagno a resistenza, o al riempimento di un serbatoio d’acqua sopraelevato (sistemi ad autoclave) : in questo modo produciamo in anticipo dell’energia equivalente che ci servirà in seguito, con i limiti dei vari casi.

In taluni impianti dove la continuità è indispensabile, si può completare il sistema off grid con un generatore a motore endotermico.

 

Impianto connesso alla rete (On Grid)

 

L’impianto più semplice, reso tra l’altro obbligatorio da alcune normative edilizie (piano casa, ampliamenti, ristrutturazioni, ecc.), va connesso alla rete,  richiedendo al distributore locale (Enel o municipalizzata o simili) l’installazione di un contatore bidirezionale. Una pratica che dura in media 2-3 mesi ed ha un costo limitato (per il solo contatore, meno di 300 € nei casi più comuni).

Se non si effettuasse questo passaggio, il normale contatore monodirezionale misurerebbe anche i vostri eccessi di energia come prelievi, e finireste per pagare quanto immettete.

(NB : Gli inverter ibridi che trattiamo permettono di limitare o annullare l’esportazione di energia verso la rete. Questo è utile in fase iniziale di test, ma in Italia il gestore di rete non ammette che la connessione non sia dichiarata per questioni di sicurezza).

Solitamente la pratica si completa (oggi) con la domanda di convenzione in “Scambio sul Posto” (SSP) da fare al GSE (Gestore Servizi Energetici, una S.p.a. del Ministero dell’Economia, equivalente ad un ente pubblico).

In tal modo verrà installato anche un contatore di produzione, le cui misure daranno luogo ad un incentivo, cui va aggiunto il pagamento degli eccessi di produzione annuali (misurati dal precedente contatore).

Il meccanismo di calcolo dei due importi è complesso ben oltre la capacità media di controllo del produttore medio casalingo, per cui è inesatto dargli un valore in € al kWh.

La somma dei due importi è ridotta ma non nulla. L’unica previsione che ci sentiamo di fare è che il costo della pratica verrà ammortizzato in 2-3 anni (più rapidamente tanto più l’impianto è potente e l’autoconsumo diretto basso).

 

Impianto connesso con accumulo

In questo, che è oggi l’impianto ideale, si utilizzano inverter cosiddetti “ibridi”, che includono la sezione per la carica e scarica di una batteria.

A parità di energia (media annua) prodotta, la percentuale autoconsumata sarà maggiore, perché a quella consumata al momento della produzione, di giorno, si aggiungeranno i consumi notturni alimentati dalle batterie. Di conseguenza si pagherà un bolletta inferiore per i prelievi, e però si avranno anche minori rimborsi per gli eccessi immessi in rete : un bilancio perciò positivo e, soprattutto, minor dipendenza dagli sbalzi tariffari.

L’autonomia beneficia anche della funzionalità EPS (Emergency Power Supply), che permette in caso di blackout di usare la carica delle batterie per alimentare i carichi (o anche i soli carichi privilegiati, come frigo, allarmi, luci di sicurezza). Si tratta di un vantaggio offerto dai sistemi più evoluti, che ha ovviamente maggior importanza in installazioni dove le interruzioni siano più frequenti o dannose.

E’ anche importante comprendere il vantaggio del “peak shaving” : nell’impianto ottimale, l’uscita dell’inverter si somma alla potenza prelevabile da  rete, per il tempo in cui le batterie abbiano carica da fornire.

Ad esempio, in un impianto da 3 kWp con un contatore della stessa taglia (3 kW), potremo accendere carichi per 4 kW senza che la rete salti.  2 kW saranno forniti dal fotovoltaico (o dal sole, o dalle batterie se cariche, o da entrambe le fonti). Gli altri 2 kW saranno prelevati dalla rete.

 

Tipi di batterie

 

In poche parole la superiorità del Litio : garanzia di 5 o 10 anni invece che 1 o 2. Vita attesa : 12 anni, e costo per ciclo più basso del Piombo.

Funzionamento medio senza sensibili flessioni di prestazioni, e senza manutenzione. Grande elasticità (resistenza a microcicli).

Le batterie al piombo restano da considerare per impianti sperimentali di costo minimo, dove comunque c’è la possibilità di sostituirle con batterie al Litio “autonome” (senza sistema di gestione in colloquio con il regolatore).

Tuttavia il Litio, se ha un costo di impianto maggiore, ha (e probabilmente continuerà ad avere) un costo per ciclo molto inferiore, non da ultimo per l’assenza di manutenzione e i minori rischi di difetto.

 

Costi

Un sistema ad accumulo è un investimento maggiore di quello in solo SSP.

Si possono calcolare a grandi linee circa 1000 € in più di costo di impianto (dovuti al regolatore, e a tutto quanto differenzia l’inverter ibrido da quello standard TL) e per le batterie al Litio altri 600€ circa ogni kWh di capacità.

Non analizzo qui le batterie al Piombo, che sono ormai superate per questo impiego (a meno di riutilizzare batterie esistenti o magari riciclate).

Più potenza sul tetto (kWp), maggiore la produzione media annua e maggiore la convenienza a stoccarla. La dimensione dello stoccaggio va calcolata sulla base di quanto si stima siano i consumi medi notturni. Di massima, il range è dai 2 ai 10 kWh : per farsi un’idea della resa, si immagini che 2 kWh siano 200 W per 10 ore, ovvero il consumo di un frigorifero e una lampadina per una notte media.

Sono possibili stime più accurate sapendo tipologia e dati degli apparecchi di casa e loro utilizzo.

 

Predisposizione accumulo

Se l’investimento fosse oltre i vostri limiti, consigliamo due soluzioni :

-          acquisto di un inverter predisposto per l’aggiunta di un regolatore

-          acquisto di un inverter ibrido ma con 0 batterie

In questo modo (consiglio soprattutto il secondo, in modo da ottenere un impianto più compatto e semplice) acquisteremo le batterie più avanti, a prezzi probabilmente inferiori.

Tra le previsioni economiche le più difficili sono però quelle circa gli incentivi. Al momento si usano soprattutto il cosiddetto Bonus Ristrutturazioni (50% detratto in 10 anni), i super ammortamenti, i vari incentivi regionali specifici per fotovoltaico e/o accumulo.

Fotovoltaico ed eolico

Senza pretesa di essere esaustivi, iniziamo con l’osservazione fondamentale che la produzione in kWh annui è funzione del luogo – coordinate geografiche, altezza dal suolo, ostacoli.

Ci sono rilevazioni medie regionali, ma si dovrebbero fare dei rilievi anemometrici medi  per 1 o 2 anni prima di avere dati utili ed essere certi che l’investimento sia positivo.

Nel fotovoltaico, la previsione della produzione media annua si calcola con tabelle (o con appositi siti) che approssimano i valori con buona precisione. Ad esempio, un impianto al Nord Italia perfettamente inclinato e orientato produce1,15 kWh medi annui per kWp (kilowatt di picco, o nominali). In campo eolico invece, sito e collocazione rendono la previsione più incerta.

Inoltre, l’efficienza di conversione complessiva (da eolica e quindi meccanica in elettrica) rende più convenienti gli impianti di grandi dimensioni (effetto scala navale). Quindi il calcolo previsionale non è lineare, non possiamo dedurre la produzione media annua dalla sola potenza nominale o di picco della turbina.

Converrà dunque un eolico in un luogo davvero molto ventoso (un rifugio su una vetta è ideale). Installerete una turbina intorno ai 3 kW di potenza di picco, che vi costerà circa 3-4.000 € al kW, metà per la turbina, metà per l’impianto con palo, fondazioni e, in molti casi, pratiche e permessi paesaggistici. 1 kW avrà un rotore di 2 metri di diametro, 3 kW sarà di 3 metri.

In un sito ventoso sono usabili anche turbine più piccole, 500-1500 Watt : però la complessità dell’impianto, specie se ibrido e/o integrato con fotovoltaico, aumenta, e così la giustificazione economica si riduce.

Dal punto di vista ingegneristico, gli inseguitori (firmware e componenti che ottimizzano la potenza in uscita) per eolico e per fotovoltaico sono molto diversi.  Esistono regolatori ibridi (cioè solare - eolico), soprattutto in fasce di potenza basse, ma non inverter che integrino tutto.

Le uscite sono al solito tra i 12 e i 48 V, con cui è possibile caricare direttamente delle batterie (meglio al Piombo o al Litio senza BMS).  Se i carichi sono in CC, bene. Se abbiamo bisogno della CA, resta da aggiungere il relativo inverter.

In definitiva, allo stato attuale delle tecnologie le sorgenti fotovoltaico e eolico danno luogo ad impianti separati (tranne i casi in isola con carichi in CC).

 

Retrofit

Molti clienti hanno impianti fotovoltaici precedenti, sia in Conto Energia (dal 2° al 5°) che in semplice Scambio sul Posto, e vedrebbero utile l’inserimento di un accumulo nel loro impianto.

Questo si può fare con un apparecchio in “retrofit”, sostanzialmente un regolatore di carica/scarica da inserire lato CC o lato CA. La prima delle due tipologie (Growatt SP, Solar Eclipse) è stata recentemente messa fuori norma in Italia, perciò il mercato propone oggi solo la tipologia CA, a valle dell’inverter  (Solax, Growatt SPA, Zucchetti, Sonnen, Varta, ecc.).

Ognuno di questi retrofit controlla un’opportuna batteria al Piombo o al Litio di produttore partner.

I costi dei retrofit, al momento e dopo il cambio di normativa, sono però ancora poco convenienti. Noi suggeriamo in molti casi di sostituire completamente l’inverter (ad es. il Power One / ABB Aurora 6000) con un inverter ibrido (SOLAX linea SK SU, o Growatt linea SPH).  SI ottiene una macchina integrata, unica, più semplice da installare e gestire, nuova e con piena garanzia (10 anni), mentre resta possibile rivendere l’inverter usato sostituito, o riutilizzarlo in altro impianto.