Fotovoltaico e Accumulo

Un impianto fotovoltaico è un sistema che permette di produrre energia elettrica sfruttando la luce del sole.

Essendo un impianto rinnovabile garantisce energia pulita e soprattutto prodotta a partire da una fonte inesauribile. Inoltre, rappresenta una soluzione relativamente economica poiché, dopo l’investimento iniziare, essa garantisce un grande risparmio per l’utente al quale si aggiungono gli incentivi e le agevolazioni per l’efficientamento energetico della propria abitazione.

Funzionamento

I pannelli fotovoltaici sono costituiti dall’unione di più unità fotovoltaiche detti moduli, ognuno di essi formato da celle fotovoltaiche, l’elemento fondamentale dell’impianto, che convertono l’energia solare in elettricità tramite un processo detto “effetto fotovoltaico” sfruttando le proprietà dei materiali semiconduttori, quali il silicio.

L’impianto, in ogni cella, sfrutta l’energia proveniente dalla luce solare incidente il pannello, per la produzione di energia: la luce, infatti è costituita da fotoni (particelle di energia) che colpiscono la superficie della cella fotovoltaica trasferendo la loro energia agli atomi liberi contenuti nel silicio (elemento principale da cui è costituita una cella fotovoltaica).

Tali elettroni resi molto energetici da questo “effetto fotovoltaico”, generano una tensione e di conseguenza una corrente continua che, attraverso dei cavi elettrici, viene inviata ad un dispositivo convertitore, detto inverter, che la trasforma da corrente da continua ad alternata rendendola immediatamente utilizzabile per l’alimentazione degli apparecchi elettrici della casa.

I componenti fondamentali di un impianto fotovoltaico sono quindi:

Moduli fotovoltaici, a loro volta costituiti da celle che trasformano la luce solare in energia elettrica;
Inverter: apparecchi che convertono la corrente continua in corrente alternata. Gli inverter di nuova generazione vengono integrati con sistemi di “gestione intelligente” dell’energia e di ottimizzazione della conversione. Possono anche essere integrati con sistemi di accumulo;

L’efficienza del sistema fotovoltaico dipende da molti fattori, infatti non tutta la luce solare che colpisce le celle fotovoltaiche viene trasformata in energia elettrica. Le celle riescono a convertirla solo in parte (dal 20 ad oltre il 30% per le nuove tecnologie sperimentali).

I parametri che influenzano maggiormente il rendimento di un impianto fotovoltaico sono:

Temperatura: maggiore è la temperatura esterna, meno i pannelli sono efficienti (per questo motivo è difficile ricavare energia elettrica da regioni desertiche e molto calde);
Residui e sporcizia sui pannelli: ovviamente tali elementi ostacolano la recezione della luce solare e di conseguenza l’efficienza dell’impianto;
Efficienza degli inverter;
Invecchiamento dell’impianto: infatti le celle fotovoltaiche non mantengono lo stesso rendimento per tutto il loro ciclo di vita (che dura dai 20 ai 25) ma esso registra un calo annuale (stimato intorno al valore di 0.5%);

L’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico può essere:

Adibita all’autoconsumo, quindi utilizzata per soddisfare il fabbisogno istantaneo di energia elettrica, nel momento in cui essa viene prodotta;
Immessa in rete, quando non c’è bisogno di energia elettrica nell’edificio;

Se le condizioni metereologiche o i diversi momenti della giornata non permettono ai moduli di produrre energia, le utenze ricevono quella necessaria dalla rete.

Tipologie di impianti fotovoltaici

Un impianto fotovoltaico può essere, a seconda di come è collegato o meno alla rete:

In isola (stand alone) non collegati ad una rete di distribuzione, sfruttano l’energia elettrica nello stesso momento in cui la producono oppure possono essere dotati di accumulatore di energia (fotovoltaico con accumulo);
Connessi in rete (grid connected) ossia collegati ad una rete elettrica di distribuzione esistente e gestita da terzi;

Un impianto può essere classificato anche in base alla tipologia di silicio dal quale è composto, da cui dipendono anche le performance dell’impianto stesso:

Silicio monocristallino: rendimenti più elevati, che permettono di avere maggiore potenza per metro quadro di impianto;
Silicio policristallino: ha buoni rendimenti ma costi più contenuti rispetto al monocristallino;
Silicio amorfo: ha buona adattabilità ad alte temperature;

Impianti fotovoltaici con accumulo

In un’ottica di autoconsumo, gli impianti fotovoltaici con la possibilità di aggiungere una modalità di stoccaggio ed accumulo dell’energia prodotta, rappresentano una vera e propria svolta. Questa soluzione consente un ritorno maggiore sull’investimento iniziale, garantisce la massimizzazione del risparmio energetico ed economico dell’abitazione e la quasi completa autosufficienza in termini energetici.

Un sistema di accumulo per un impianto fotovoltaico è un insieme di batterie che, lavorando in modo integrato con i moduli, accumulano l’energia prodotta che non viene immediatamente consumata, mettendola a disposizione quando è necessaria (ad esempio la sera o la notte) senza dover richiedere altra energia alla rete elettrica.

L’accumulo quindi permette di sormontare uno dei principali problemi degli impianti fotovoltaici, ossia quello dell’intermittenza della produzione di energia dovuta alla non prevedibilità delle condizioni metereologiche, consentendo l’utilizzo dell’energia in un momento diverso rispetto a quello in cui essa è stata prodotta.

I sistemi di accumulo sono installabili solo in abbinamento ad impianti fotovoltaici “grid connected”, quindi che sono connessi alla rete elettrica e accedono allo “Scambio sul posto”. Sono quindi esclusi dalla normativa CEI 0-21 tutti gli impianti “stand alone” ossia completamente indipendenti dalla rete elettrica di distribuzione.

Il sistema di accumulo si comporta in modo dinamico durante la giornata, stoccando l’energia non utilizzata nei momenti di massima produzione e rendendola necessaria all’utenza quando necessario, oppure vendendola alla rete di distribuzione. Se poi l’energia accumulata non fosse sufficiente a soddisfare il fabbisogno dell’utenza, quella necessaria viene recuperata dalla rete elettrica.

Esistono due tipologie di sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici:

Inverter con accumulo: l’accumulatore è abbinato all’inverter nello stesso componente, quindi occupa il minimo spazio e non necessita di grandi opere di adeguamento, ma solo di un inverter di ultima generazione che permetta un controllo “intelligente” dell’energia elettrica;
Batterie esterne: si utilizzano sistemi di accumulo più economici (come gli accumulatori al Piombo-Gel) ma anche più ingombranti, e richiedono interventi di installazione;

Con questa soluzione puoi:

Aumentare l’indipendenza dalla rete sfruttando al massimo l’energia prodotta dal tuo impianto
Aumentare l’autoconsumo fino all’80%, riducendo così la quantità di energia acquistata dalla rete e i costi della tua bolletta
Metterti al riparo dai black out, continuando ad utilizzare il tuo back-up di energia

In maniera molto semplice, un Impianto Fotovoltaico produce energia elettrica che, se non viene consumata interamente all’interno dell’abitazione, andrebbe riversata sulla rete elettrica e rivenduta durante le ore di irraggiamento, mediante il meccanismo dello “Scambio sul Posto”. Purtroppo accade che il maggior consumo di energia elettrica avviene proprio nelle ore notturne, in cui viene a mancare l’irraggiamento solare.

Per questo motivo, la soluzione più logica per cercare di sfruttare la corrente prodotta durante il giorno dal proprio impianto fotovoltaico è quella di associare all’impianto una batteria in grado di immagazzinare la corrente necessaria per soddisfare il fabbisogno energetico notturno. 

Vantaggi

I vantaggi legati all’adozione di un impianto fotovoltaico con accumulo sono molteplici: