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Sistema accumulo fotovoltaico

Impianto fotovoltaico con accumulo: cos’è e come funziona

Tempo di lettura stimato: 9 minuti

L’impianto fotovoltaico con accumulo integrato è dotato di batterie che stoccano il surplus di energia prodotta rendendola disponibile quando serve. Scopri come

L’integrazione di sistemi di accumulo negli impianti fotovoltaici permette di stoccare il surplus di energia prodotta e non auto consumata, apportando numerosi vantaggi sia in termini di sostenibilità ambientale che di risparmio economico: oltre al risparmio in bolletta sono previsti specifici meccanismi di incentivazione (superbonus, ecobonus, ecc.).

Per poter godere di questi benefici, è necessario calibrare correttamente la capacità delle batterie rispetto ai consumi, altrimenti il sistema di accumulo potrebbe non rispondere al fabbisogno energetico e l’investimento risulterebbe fallimentare.

Per non correre questo rischio, è utile servirsi di un apposito software di progettazione fotovoltaica che ti permette di configurare correttamente il sistema di accumulo.

Scopriamo le caratteristiche, i vantaggi e i costi dei sistemi di accumulo per impianto fotovoltaico.

Sistema di accumulo fotovoltaico: cos’è

I sistemi di accumulo fotovoltaico sono particolari batterie ricaricabili integrate nell’impianto che consentono di immagazzinare l’energia prodotta e non consumata per renderla disponibile nelle ore serali/notturne o nei periodi di scarsa radiazione solare.

L’utilizzo immediato dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico infatti non è sempre possibile, in quanto la richiesta spesso avviene in tempi differenti rispetto alla produzione e, in media, si riesce ad auto consumare solamente il 30% dell’energia prodotta.

Sistemi di accumulo fotovoltaico: tipologie

I sistemi di accumulo per gli impianti fotovoltaici possono essere classificati in:

  • monodirezionali o bidirezionali secondo le caratteristiche;
  • lato-produzione o post-produzione secondo la loro posizione all’interno dell’impianto.

I sistemi monodirezionali si caricano solo dal fotovoltaico, i bidirezionali invece possono essere caricati sia dal fotovoltaico che dalla rete.

I sistemi lato-produzione sono montati sul lato corrente continua tra i pannelli fotovoltaici e l’inverter, che controlla contemporaneamente impianto e batterie. I sistemi post-produzione sono invece installati a valle dell’inverter, sul lato corrente alternata. I primi presentano meno perdite dovute alla trasformazione dell’energia elettrica; i secondi, invece, rappresentano una soluzione comoda per impianti fotovoltaici già esistenti, in quanto la batteria può essere integrata senza dover sostituire l’inverter già presente.

Impianto fotovoltaico con accumulo integrato

Un impianto fotovoltaico con accumulo indica dunque un impianto solare dotato dei seguenti elementi:

  • pannelli solari;
  • sistema di accumulo (accumulatore/batteria);
  • inverter;
  • regolatore di carica.

Ad essi si aggiungono contatore di produzione e contatore di scambio nel caso di impianto grid-connected.

Schema di impianto fotovoltaico con accumulo

Schema di impianto fotovoltaico con accumulo

Tipi di impianto fotovoltaico con accumulo: off grid e on grid

Ad oggi, i sistemi di accumulo sono implementati nei principali tipi di impianto fotovoltaico:

  • impianto fotovoltaico stand alone;
  • impianto fotovoltaico grid-connected, o meglio, impianto solare storage connesso alla rete.

Nello specifico, si parla di impianti fotovoltaici off grid se isolati dalla rete elettrica nazionale e on grid se collegati alla rete.

Impianto fotovoltaico con accumulo stand alone o ad isola

Un impianto fotovoltaico stand alone, o sistema ad isola, è un impianto off grid non connesso alla rete elettrica nazionale; di conseguenza, è necessariamente dotato di un sistema autonomo di accumulo che immagazzina e stocca il surplus di energia autoprodotta per poi restituirla all’utenza nel momento del bisogno, garantendo la continuità di fornitura elettrica.

Impianto fotovoltaico Stand alone: schema di impianto

Impianto fotovoltaico stand alone

Impianto fotovoltaico grid-connected

Un impianto fotovoltaico grid-connected è un impianto solare connesso alla rete elettrica nazionale. In questa tipologia di impianto, la rete elettrica nazionale diventa un serbatoio infinito di accumulo in cui si immette l’energia da fonte rinnovabile quando l’impianto produce e l’utenza non consuma e da cui si preleva l’elettricità al momento del bisogno, quando l’impianto non produce (nelle ore notturne).

Impianto fotovoltaico grid-connected: schema di impianto

Impianto fotovoltaico grid-connected

Impianto fotovoltaico con accumulo grid-connected

Un impianto fotovoltaico storage connesso alla rete è un impianto fotovoltaico ibrido, vale a dire grid-connected (connesso alla rete elettrica nazionale), ma allo stesso tempo dotato di un sistema di accumulo. Costituisce un sistema innovativo in cui l’energia prodotta viene in prima battuta immagazzinata nei sistemi di accumulo e, una volta raggiunta la capienza delle batterie, l’energia residua viene immessa nella rete elettrica nazionale.

Impianto fotovoltaico grid-connected con sistema di accumulo: schema di impianto

Impianto fotovoltaico grid-connected con sistema di accumulo

Tipologia di connessione sistema di accumulo

I sistemi di accumulo possono essere applicati sia ad impianti fotovoltaici esistenti che in nuove installazioni ed esistono diversi schemi di connessione:

  • sistema di accumulo lato AC: sistema di accumulo con connessione indipendente dall’impianto fotovoltaico in cui ci sono due inverter: uno che gestisce l’impianto fotovoltaico, un altro che gestisce il sistema di accumulo; il pacco batterie e il sistema di gestione dell’energia accumulata sono installati dopo l’inverter del fotovoltaico, cioè sul lato in corrente alternata (AC);
  • sistema di accumulo lato AC – all-in-one: sistema di accumulo lato AC in cui in un unico oggetto sono contenuti l’inverter che gestisce il sistema di accumulo e la batteria;
  • sistema di accumulo lato DC: il sistema di storage è parte integrante dell’impianto fotovoltaico, l’inverter che gestisce lo storage e la produzione di energia dal fotovoltaico è una macchina unica anche se l’inverter e la batteria non sono contenuti in un unico oggetto;
  • sistema di accumulo lato DC – all-in-one: sistema di accumulo DC in cui il pacco batterie è a sua volta integrato all’interno dell’inverter, pertanto la batteria e l’inverter sono contenute in un unico oggetto.

Come funziona il fotovoltaico con accumulo

Un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo funziona secondo le seguenti fasi:

  1. l’energia solare viene captata dai pannelli solari come energia elettrica continua;
  2. l’energia continua viene trasformata in alternata dall’inverter;
  3. l’energia alternata viene utilizzata immediatamente dall’utente o, se non auto consumata, viene stoccata nel sistema di accumulo, dal quale viene prelevata quando l’impianto non produce energia elettrica.
Fotovoltaico con sistema di accumulo

Fotovoltaico con sistema di accumulo

Impianto grid-connected con accumulo: funzionamento sistemi di accumulo integrati

Negli impianti grid-connected, è di solito implementato un sistema di accumulo integrato che permette di accumulare l’elettricità tramite le batterie e utilizzarla in un momento successivo, quando il fotovoltaico non produce.

Un sistema con accumulo connesso alla rete, nel dettaglio, lavora come segue:

  • durante le ore del giorno i pannelli solari fotovoltaici ricaricano le batterie dello storage e, quando le batterie hanno raggiunto la massima capienza, l’energia prodotta e non autoconsumata viene immessa in rete;
  • durante le ore serali o notturne l’energia viene erogata dallo storage, in completa autonomia dalla rete elettrica; quando lo storage esaurisce l’energia e le batterie si scaricano, l’impianto elettrico domestico torna ad essere alimentato dalla rete elettrica, in maniera completamente automatica e senza alcuna discontinuità di servizio.

Tipi di batterie per accumulo fotovoltaico

Esistono diverse tipologie di batterie di accumulo da integrare negli impianti fotovoltaici ed è possibile distinguerle in base alla tecnologia utilizzata per produrle.

I principali tipi di accumulatori sono:

  • batterie al litio;
  • batterie al gel;
  • batterie stazionarie;
  • batterie al piombo-acido;
  • batterie AGM;
  • batterie Nichel.

Batterie al piombo vs batterie agli ioni di litio

Le più diffuse ad oggi sono le batterie al piombo e quelle agli ioni di litio. Le batterie al piombo sono molto ingombranti, durano in media dai 3 ai 5 anni, possono essere scaricate solo fino al 50 – 60%; presentano però dei costi esigui. Le batterie agli ioni di litio invece hanno una maggiore efficienza e presentano una capacità di scarica maggiore (90%) in modo da ottimizzare l’autoconsumo ai massimi livelli. Sono meno ingombranti rispetto alle batterie al piombo e durano in media dai 10 ai 12 anni; hanno però un prezzo più alto.

Batterie al piombo vs batterie al litio

Batterie al piombo vs batterie al litio

Come scegliere una batteria accumulo fotovoltaico?

Per scegliere la batteria che meglio si adatta alle esigenze dell’utente è importante considerare 3 aspetti fondamentali:

  1. capacità, quanta energia elettrica è in grado di accumulare ed erogare [kWh];
  2. potenza, velocità con cui la batteria riesce ad immagazzinare o rilasciare l’energia;
  3. numero di cicli, il numero cicli minimo per i quali la batteria rimane nelle condizioni specificate dal costruttore.

La scelta richiede, inoltre, il calcolo del profilo di consumi elettrici per avere dati certi circa la quantità di energia necessaria per rispondere al proprio fabbisogno. Ti consiglio dunque di effettuare tale calcolo avvalendoti di un apposito software fotovoltaico che ti permette di calcolare il giusto dimensionamento delle batterie in base al fabbisogno energetico dell’abitazione e dell’utenza.

Quanto durano le batterie di accumulo fotovoltaico?

In un impianto dotato di sistema di accumulo, un aspetto importante è l’autonomia delle batterie che fanno da accumulatore fotovoltaico; la loro autonomia dipende da vari fattori quali la tecnologia utilizzata, la qualità e le caratteristiche dei moduli dell’impianto.

I migliori sistemi di accumulo in commercio sono progettati per supportare 10.000÷12.000 cicli di carica completi, offrendo talvolta garanzia di 10÷20 anni.

La potenziale durata dell’accumulo è influenzata anche dal suo utilizzo: se un sistema viene utilizzato frequentemente, lo storage si ricaricherà e scaricherà con più frequenza e la sua vita utile sarà minore.

Al fine di preservare al massimo la durata delle batterie, è necessaria una corretta gestione, conservandole in un luogo asciutto e, talvolta, proteggendole dal calore eccessivo con un apposito sistema di raffreddamento.

Quando conviene il fotovoltaico con accumulo: vantaggi e costi

L’abbinamento fotovoltaico e accumulo è una formula che permette di ottenere i massimi risultati dall’impianto fotovoltaico.

Il fotovoltaico con accumulo è particolarmente conveniente nel caso in cui si verifica un elevato fabbisogno di energia elettrica, costi alti in bolletta; impossibilità di cedere il surplus di elettricità alla rete e forte instabilità della produzione di energia elettrica dall’impianto fotovoltaico. Per capire quanto sia vantaggiosa l’implementazione di un sistema di accumulo nell’impianto, è utile effettuare, in fase di progettazione, l’analisi economica mediante specifici software di progettazione fotovoltaica.

Analisi economica accumulo fotovoltaico con software Solarius-PV

Analisi economica accumulo fotovoltaico: software Solarius-PV

I principali benefici dell’installazione di batterie in un impianto fotovoltaico sono:

  • risparmi sui consumi di energia elettrica, sfruttando appieno l’elettricità generata dall’impianto fotovoltaico per abbassare il costo della bolletta della luce e risparmiare sulla spesa energetica;
  • utenza elettrica autosufficiente;
  • energia elettrica ottimizzata per i carichi privilegiati;
  • maggiore sostenibilità ambientale utilizzando una maggiore quantità di elettricità prodotta localmente da una fonte rinnovabile come l’energia solare per ridurre le emissioni di gas serra.
Vantaggi sistemi di accumulo fotovoltaico

Vantaggi sistemi di accumulo fotovoltaico

Quanto costano le batterie di accumulo per fotovoltaico

Gli impianti fotovoltaici dotati di sistemi di accumulo costituiscono un investimento dal costo abbastanza alto. Nello specifico, il prezzo delle batterie di accumulo è condizionato da vari fattori:

  • tecnologia (litio o piombo-acido);
  • livello di efficienza energetica e dimensioni;
  • profondità di carica;
  • cellule dei moduli batteria.

In linea di massima, il prezzo delle batterie può variare da poche centinaia di euro a più di 1.000 €.

Considerando i meccanismi di incentivazione del Superbonus, il tetto di spesa complessivo, comprensivo di costo e posa in opera, Iva, spese tecniche e ogni altra spesa necessaria all’installazione, è pari a 1.000 €/kWh di capacità.

In fase di simulazione economica, al fine di ottenere spese sostenibili, ti suggerisco di utilizzare un software fotovoltaico che ti permette di calcolare le agevolazioni previste dal Superbonus per l’implementazione di impianti fotovoltaici dotati di sistemi di accumuli.

Come progettare un impianto fotovoltaico con accumulo

La progettazione di un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo va eseguita in maniera accurata; è pertanto conveniente utilizzare uno specifico software di progettazione fotovoltaica in grado di supportarti efficacemente nelle scelte relative alla tipologia del sistema di accumulo e al suo dimensionamento.

Vediamo come progettare in pochi semplici passaggi un impianto fotovoltaico ottimizzando la produzione energetica.

In prima fase, è opportuno definire la presenza del sistema di accumulo e le sue caratteristiche.

Scelta tipologia di accumulo fotovoltaico con software Solarius-PV

Tipologia di accumulo fotovoltaico: software Solarius-PV

Si procede poi con la definizione della tipologia di accumulo e il corrispondente dimensionamento.

Definizione sistema di accumulo fotovoltaico con software Solarius-PV

Definizione sistema di accumulo fotovoltaico: software Solarius-PV

Dimensionamento accumulo fotovoltaico con software Solarius-PV

Dimensionamento accumulo fotovoltaico: software Solarius-PV

A questo punto, è possibile ottenere lo schema elettrico in automatico: in esso è rappresentato anche il sistema di accumulo.

Schema unifilare fotovoltaico con accumulo ottenuto con software Solarius-PV

Schema unifilare fotovoltaico con accumulo: software Solarius-PV

Successivamente, il software permette di effettuare l’analisi di tipo economico per valutare la convenienza dell’intervento.

Fotovoltaico con accumulo - analisi economica e consumi con software Solarius-PV

Fotovoltaico con accumulo – analisi economica e consumi: software Solarius-PV

Quest’analisi del benefit energetico del sistema di accumulo si ritrova in relazioni tecniche ed economiche, in cui è possibile anche visualizzare il budget annuale.

Impianto fotovoltaico con accumulo: relazione tecnica ed economica ottenuta con software Solarius-PV

Impianto fotovoltaico con accumulo: relazione tecnica ed economica – software Solarius-PV

Come visto, la progettazione di un impianto fotovoltaico dotato di sistema di accumulo prevede numerosi calcoli e varie analisi che richiedono estrema precisione. Per essere sicuro di progettare adeguatamente un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo ottenendo la massima efficienza energetica, ti consiglio di utilizzare il software fotovoltaico con cui puoi realizzare la progettazione 3D, il dimensionamento, l’analisi economica e lo schema unifilare per ogni tipo di impianto.

Il video che segue ti mostra come progettare l’impianto fotovoltaico e i sistemi di accumulo con il supporto del software.

 

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