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Come funziona un impianto fotovoltaico con accumulo

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Grazie alle batterie è possibile conservare l’energia prodotta da un impianto fotovoltaico e consumarla quando fa buio. Ecco cosa c’è da sapere

Fino a qualche anno fa le strade per risparmiare sulla bolletta elettrica erano sostanzialmente due: spostare i consumi di energia nelle fasce orarie più convenienti e/o acquistare elettrodomestici che consumassero meno. Oggi la gamma di soluzioni si è notevolmente ampliata arrivando a includere la produzione diretta di energia elettrica da fonti rinnovabili.

Per una famiglia la soluzione migliore è senz’altro rappresentata dal fotovoltaico. Gli impianti fotovoltaici sono in grado di trasformare la radiazione solare in energia elettrica, ma se il sole è coperto dalle nuvole o è notte, la produzione di energia elettrica diminuisce o si azzera del tutto.
Si tratta di un limite che è possibile superare collegando l’impianto fotovoltaico a una batteria che consenta di accumulare l’energia prodotta durante le ore di sole e di consumarla anche nelle ore di buio.

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COME FUNZIONA UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO CON ACCUMULO

La quantità di energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico è per sua natura variabile e imprevedibile perciò può essere maggiore o minore del fabbisogno di energia di una famiglia in un certo momento della giornata. La soluzione più semplice a questo problema è immettere nella rete elettrica l’energia prodotta che non viene immediatamente consumata e prelevare dalla rete l’energia che l’impianto fotovoltaico non è in grado di produrre. L’energia immessa in rete viene rimborsata dal Gestore dei Servizi Energetici (GSE) mentre l’energia prelevata dalla rete va pagata al proprio fornitore di energia. Il prezzo rimborsato dal GSE è molto più basso di quello pagato al fornitore di energia, perciò l’autoconsumo è assai più conveniente dello scambio di energia con la rete.

Se si vuole ottenere il massimo risparmio da un impianto fotovoltaico la strada da seguire è quella di consumare il più possibile l’energia che produce. Questo risultato può essere ottenuto in due modi: concentrando i consumi durante le ore di sole e accumulando l’energia prodotta in una batteria.

Un impianto fotovoltaico con accumulo correttamente progettato dovrà indirizzare l’energia prodotta:

  1. in primo luogo verso le utenze elettriche domestiche (elettrodomestici, illuminazione, etc.)
  2. in secondo luogo verso il sistema di accumulo
  3. e infine verso la rete.

C’è un altro elemento da considerare: i pannelli fotovoltaici producono corrente continua mentre gli apparecchi domestici utilizzano corrente alternata. L’inverter è la componente dell’impianto fotovoltaico che ha il compito di trasformare la corrente continua in corrente alternata: l’operazione comporta però una piccola perdita di energia. Le batterie possono accumulare energia solo in corrente continua perciò la soluzione ottimale dal punto di vista progettuale è quella di fare in modo che la corrente elettrica da accumulare non provenga dall’inverter ma dai pannelli. In caso contrario, prima di essere consumata l’energia dovrà affrontare tre conversioni subendo altrettante perdite:

  1. da continua ad alternata nel passaggio dai pannelli all’inverter,
  2. da alternata a continua nel passaggio dall’inverter alle batterie,
  3. da continua ad alternata nel passaggio dalle batterie alle utenze domestiche.


COME DIMENSIONARE IL SISTEMA DI ACCUMULO

Le caratteristiche del sistema di accumulo dipendono dal fabbisogno di energia della famiglia sia in termini di potenza massima assorbita che di consumi. Se una famiglia consuma 2.700 kWh in un anno, il consumo medio giornaliero sarà pari a circa 7,4 kWh. Supponiamo ora che la nostra famiglia consumi 4 kWh al giorno quando non c’è sole e che la potenza massima assorbita dalle utenze domestiche sia di 3 kW. In questo caso il sistema di accumulo dovrà assicurare almeno 4 kWh di energia e almeno 3 kW di potenza. Se però la famiglia volesse garantirsi una giornata intera di autonomia in caso di maltempo allora le batterie dovranno essere in grado di erogare almeno 7 kWh.

QUALI BATTERIE SCEGLIERE

Sul mercato esistono due tipologie di dispositivi per l’accumulo dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico:

  • Inverter con batteria integrata: si tratta di dispositivi compatti e poco ingombranti che svolgono più funzioni, vale a dire trasformare la corrente continua in corrente alternata e accumulare l’energia prodotta in una batteria che di solito è al litio; 
  • Sistema modulare con batterie esterne: il sistema di accumulo è fisicamente separato dalle altre componenti dell’impianto e normalmente è espandibile. In altri termini è possibile ampliarlo, entro certi limiti, fino a raggiungere la capacità di accumulo necessaria.

inverter-impianto-fotovoltaico.jpg

Le batterie più diffuse sono oggi quelle al litio, seguite da quelle al piombo-gel.
Sul piano della convenienza, bisogna considerare che gli apparecchi al piombo-gel sono meno cari ma durano molto meno: circa 5 anni contro i 10 delle batterie al litio. Occorre anche valutare il fatto che, per funzionare correttamente, le batterie non devono mai scaricarsi completamente; dunque la loro capacità effettiva non coincide con la capacità di accumulo nominale.

Le batterie al piombo-gel per funzionare correttamente devono mantenere almeno metà della loro capacità di accumulo nominale. Le batterie al litio, invece, devono mantenerne soltanto il 10%. Tornando all’esempio fatto nel paragrafo precedente, per disporre di 4 kWh di energia effettivi la nostra famiglia dovrà acquistare una batteria al piombo-gel da 8 kWh oppure una batteria al litio da 4,5 kWh.

QUANTO COSTA UN SISTEMA DI ACCUMULO

La prima considerazione da fare è sul mercato attuale: oggi le batterie sono più performanti e hanno un costo decisamente inferiore rispetto al passato. Il prezzo delle batterie al litio si aggira infatti intorno ai 1.000 euro a kWh al lordo dei benefici fiscali che si applicano anche ai sistemi di accumulo e che consentono di dimezzarne il prezzo.

CONCLUSIONI

I sistemi di accumulo hanno fatto grandi passi in avanti sul piano tecnologico e sono diventati assai più convenienti che in passato. Il vantaggio che offrono è quello di sfruttare meglio l’energia prodotta da un impianto fotovoltaico. Per ottenere questo risparmio è però necessario sostenere un costo per acquistarli. Perciò la convenienza di un impianto fotovoltaico con accumulo va valutata caso per caso.