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Fotovoltaico

La produzione di energia termica ed elettrica è basata su sfruttamento di materie prime che hanno un ciclo molto lungo per la loro formazione. Si pensi al carbone fossile, al petrolio e al gas metano.

Fino ad oggi abbiamo utilizzato, e quindi distrutto, fonti energetiche che richiedono tempi molto lunghi per la loro riproduzione. Questo porta inevitabilmente, con il parallelo aumento dei consumi, a una carenza dell’energia disponibile e ad una crisi negli approvvigionamenti.

Da qui la necessità di cercare fonti alternative come il solare termico, la geotermia e il fotovoltaico. I pannelli fotovoltaici realizzano un ciclo breve nella produzione di energia in quanto non appena sono colpiti dai raggi solari generano energia elettrica sfruttabile immediatamente.

In pratica l´utilizzo di pannelli fotovoltaici consente di produrre energia là dove serve con i seguenti vantaggi:

  • Energia pulita: non produce scorie, rifiuti ed emissioni in atmosfera
  • Energia rinnovabile: non è basata su un processo di produzione perché sfrutta una fonte gratuita (il sole)
  • Energia prodotta dove serve: non ha bisogno di essere trasportata o distribuita

Una scelta ecologica per ogni kW fotovoltaico installato

Emissioni evitate
CO² [Kg/anno]

Emissioni evitate
NOχ[Kg/anno]

Risparmio
combustibile fossile
CO² [Kg/anno]

~ 702 ~ 1,8 ~ 300
     
20 anni di produzione FV – impianto da 3 kWρ

Emissioni evitate
CO² [tonnellate]

Emissioni evitate
NOχ[Kg]

Risparmio
combustibile fossile
CO² [tonnellate]

~ 45 ~ 108 ~ 18

Schema di impianto fotovoltaico

I principali componenti di un impianto fotovoltaico sono i moduli fotovoltaici (pannelli) che producono la corrente continua, gli inverter che ne operano la trasformazione in corrente alternata utilizzabile dai carichi domestici ed opzionalmente le batterie d’accumulo. L’energia prodotta e quella consumata o accumulata possono essere misurate con un sistema di monitoraggio.
Il sistema di monitoraggio può essere più o meno sofisticato: nel caso di impianti residenziali è in genere integrato nell’inverter e si limita a fornire i dati di produzione con visualizzazione locale o via app su smartphone, ma iniziano ad essere presenti sul mercato anche soluzioni più complete che permettono di avere in tempo reale non solo l’andamento della produzione, in funzione delle condizioni meteo, ma anche la quantità di energia scambiata con la rete, l’energia autoconsumata e quella accumulata, nonché il risparmio di CO2 correlato all’impianto.

fotovoltaico impianto grid connected

Autoconsumo e scambio su posto – Fotovoltaico

L’energia prodotta istantaneamente durante le ore di funzionamento dell’impianto può essere sufficiente per soddisfare i carichi casalinghi oppure no. Quando c’è produzione sufficiente, l’energia viene prima di tutto utilizzata per alimentare i carichi (autoconsumo immediato); l’energia in eccesso, se sono presenti delle batterie, viene accumulata per essere usata in un secondo momento; in alternativa l’energia in eccesso può essere immessa in rete e venduta. Quando la produzione è insufficiente o nulla, si consuma se possibile l’energia accumulata nelle batterie (autoconsumo differito), altrimenti si acquista l’energia mancante dalla rete, come di consueto. Il meccanismo di vendita dell’energia in eccesso alla rete e di riacquisto, in parte o in toto, dell’energia venduta ed è chiamato scambio sul posto.

fotovoltaico autoconsumo e scambio

In questo grafico è evidenziata in verde l’energia generata dall’impianto fotovoltaico; in verde scuro quella non utilizzata immediatamente che, a seconda della tipologia di impianto, può essere accumulata almeno in parte per il riuso differito oppure venduta alla rete.

Massimizzare il risparmio

Avere il “miglior” impianto fotovoltaico è una questione di equilibrio tra energia prodotta, accumulata e scambiata con la rete ed energia consumata in funzione delle proprie abitudini. Stabilire il corretto mix significa massimizzare il proprio risparmio in bolletta ed il tempo di rientro dell’investimento. Le variabili in gioco sono tra loro correlate per cui agendo su una di esse si influenzano anche le altre ed i loro effetti.

Le due variabili su cui si può agire sono la produzione e, attraverso l’accumulo, l’autoconsumo.

Se ad esempio la produzione è sufficientemente grande da coprire l’autoconsumo immediato e la capacità di accumulo ma non l’intero consumo finale, nello scambio con la rete vi saranno sia una componente di acquisto che una di vendita. Questa è una situazione comune in quanto il tipico utente residenziale medio, con il solo autoconsumo immediato, in funzione della tipologia di carichi, riesce a sfruttare dal 20% al 40 % dell’energia prodotta, ed anche aggiungendo una batteria opportunamente dimensionata l’esperienza ci dice che può raggiungere al massimo il 60-70%.

Se si volesse diminuire l’energia acquistata dalla rete, a parità di produzione sarebbe necessario aumentare l’energia autoconsumata e quindi l’energia accumulata. Ciò avrebbe l’effetto di diminuire contemporaneamente anche l’energia venduta alla rete. Oltre certi valori però aumentare la dimensione delle batterie non basta per aumentare l’autoconsumo differito: è necessario aumentare anche la produzione. In questo modo si riesce a diminuire ulteriormente l’energia prelevata dalla rete ma si ottiene l’effetto indesiderato di aumentare quella venduta, cosa che abbiamo detto essere economicamente controproducente.

Se invece diminuiamo la produzione, l’energia venduta alla rete diminuisce fino ad azzerarsi (produzione completamente autoconsumata) ma aumenta l’energia prelevata dalla rete: c’è meno risparmio in bolletta! Insomma, progettare un impianto fotovoltaico significa quindi miscelare opportunamente produzione, consumi e scambio, tenendo conto anche della stagionalità di consumi e produzione, per avere il miglior impianto per i propri “scopi”.

massimizzare risparmio

In questo grafico un’esemplificazione delle fonti energetiche e del consumo che fa una famiglia media che possiede un impianto fotovoltaico ben dimensionato dotato di sistema di accumulo per il consumo differito. Come si vede la quantità di energia che la famiglia compra ancora dalla rete è assolutamente ridotta e probabilmente controbilanciata da quella di produzione propria venduta alla rete.

Accumulo energetico e autoconsumo

Massima flessibilità. Con un sistema di accumulo elettrico è possibile immagazzinare l’energia solare che può essere consumata successivamente, aumentando così ulteriormente la quota di autoconsumo e l’indipendenza dal gestore di rete.
E mentre i costi per i combustibili fossili aumentano regolarmente, il trend dei prezzi delle tecnologie di accumulo è chiaramente in diminuzione. I sistemi di immagazzinamento mettono inoltre l’abitazione al sicuro dai blackout e la rendono nel complesso più indipendente dal mondo esterno.

accumulo energetico

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