Accumulo residenziale: come massimizzare l’autoconsumo

Sempre più famiglie scelgono di installare un impianto fotovoltaico sul tetto della propria abitazione. L’energia elettrica prodotta con i pannelli solati è pulita, assolutamente ecosostenibile e consente di risparmiare in bolletta. Ma raramente è possibile consumare al 100% l’energia che arriva dai pannelli. Senza sistemi ad hoc, la maggior parte di questa energia deve essere ceduta al gestore di rete, con un vantaggio economico non ottimale.

Per sfruttare una quota maggiore di questa energia è necessario immagazzinarla durante le ore di massima produzione (tipicamente quando il sole è alto nel cielo), in modo da usarla la sera o quando la produzione è bassa. Per conservare l’energia serve un sistema di accumulo, costituito da batterie e da un’elettronica che ne gestisce il funzionamento e che si interfaccia con l’inverter, il cuore dell’impianto fotovoltaico. L’accumulo residenziale è molto utile non solo per risparmiare sulla bolletta e impiegare solo energia al 100% green ma anche per garantire l’alimentazione delle apparecchiature elettriche ed elettroniche di casa durante i blackout.

La maggiore consapevolezza ecologica delle persone, i prezzi dell’energia in costante aumento e quelli delle tecnologie di accumulo in discesa spingono sempre più famiglie a scegliere di installare un sistema di accumulo insieme a quello fotovoltaico. Una decisione di questo tipo è importante per l’ecosistema ma è economicamente impegnativa: oggi gli impianti fotovoltaici dotati anche di accumulo costituiscono il terzo investimento più consistente di un bilancio familiare, subito dopo l’acquisto di una casa e di un’auto.

I vantaggi di un sistema di accumulo

In sintesi, un sistema di accumulo residenziale inserito in un impianto fotovoltaico offre diversi vantaggi:

• Risparmio in bolletta – Massimizzando la quantità di elettricità autoprodotta con il sistema solare più accumulo, l’utente è in grado di ridurre al minimo l’energia acquistata dalla rete. L’impianto offre una protezione contro gli aumenti dei prezzi dell’elettricità. Inoltre, con gli impianti più sofisticati, è anche possibile caricare le batterie con l’energia di rete durante le fasce orarie di minor costo, per poi usare la corrente immagazzinata nelle ore di punta, quando l’energia costa di più
• Contributo alla salvaguardia ambientale – Aumentando il consumo dell’energia solare autoprodotta, le famiglie sono in grado di ridurre la propria “impronta di carbonio”. In altre parole, consumano meno energia fornita dalla rete, energia che solo in parte arriva da fonti rinnovabili
• Riduzione della dipendenza dalla rete – La disponibilità in casa di una fonte di energia capace di alimentare tutte le apparecchiature elettriche (in particolare illuminazione, sistemi di allarme, frigoriferi) per diverse ore mette al riparo da instabilità della rete, dai blackout
• Stabilizzazione della rete – I sistemi di accumulo più recenti e sofisticati sono in grado di fornire energia alla rete nei momenti di picco delle richieste, così da stabilizzare una rete che è sempre più soggetta a variazioni di produzione di energia dovute all’uso sempre più massiccio delle fonti rinnovabili intermittenti. In pratica, i sistemi di accumulo residenziali possono svolgere un servizio simile ai grandi sistemi a batterie di rete, che hanno capacità di molti MWh

Dimensionamento del sistema solare con accumulo per ottimizzare l’autoconsumo

I valori di autoconsumo dei sistemi fotovoltaici domestici senza accumulo sono pari in media al 30%, principalmente a causa del disallineamento temporale tra produzione e domanda. Come regola orientativa, per ottenere un autoconsumo del 30% da fotovoltaico, un’abitazione familiare deve essere dotata di un impianto solare da circa 1 kW, con una produzione annua di 1.000 kWh. Quindi una famiglia che consuma 3.000 kWh di elettricità all’anno ha bisogno di un impianto solare da 3 kW, il taglio tipico della maggior parte delle installazioni residenziali.

Con i sistemi di accumulo dell’energia presenti sul mercato, sono possibili tassi di autoconsumo di circa il 70% (è la media annuale degli impianti installati sui tetti delle case in Germania). Tuttavia, questo dato è molto variabile. Per esempio, i tassi di autoconsumo sono più elevati nelle regioni più soleggiate. Inoltre sono soggetti alle variazioni stagionali: un tasso più basso in inverno e uno più elevato in estate. Le abitudini familiari hanno naturalmente un’influenza molto importante sull’autoconsumo.

Per raggiungere un elevato livello di autoconsumo, la capacità della batteria deve essere adatta alla potenza del sistema fotovoltaico. Un impianto solare da 3 kW richiede una batteria con una capacità di utilizzo compresa tra 3 e 3,6 kWh. Se il sistema di accumulo è visto come un mezzo per ridurre i costi in bolletta e per mettersi al riparo dai blackout, il suo dimensionamento va calcolato in base alle esigenze energetiche della famiglia: numero di componenti, frequenza di impiego di dispositivi elettronici, dotazione di elettrodomestici. Ovviamente maggiore è il ricorso ai dispositivi alimentati da corrente più grande dovrà essere il sistema di accumulo (e anche l’impianto fotovoltaico). In caso di blackout, però, è poco realistico pretendere di alimentare per molte ore l’intera casa. In genere è meglio dare priorità agli apparecchi essenziali (come l’illuminazione, l’impianto di allarme, il frigorifero), soprattutto se non sono particolarmente energivori. È meglio non usare il forno, la lavastoviglie e la lavabiancheria durante un’interruzione della corrente dalla rete. Sempre per massimizzare l’autoconsumo, è buona norma spostare l’uso degli elettrodomestici che consumano di più nelle ore di massima insolazione. Mentre per ridurre le richieste di energia elettrica è meglio dotarsi di apparecchi recenti ad alta efficienza, idealmente in Classe A.

In fase di dimensionamento del sistema di accumulo bisogna anche tenere presente che la capacità effettivamente utilizzabile non è quella nominale. Per non ridurre prematuramente la vita utile delle batterie, infatti, è importante non scaricarle mai completamente, ma fermarsi a circa il 10% della carica.

La tecnologia dei sistemi di accumulo residenziali

Dal punto di vista tecnologico, gli accumulatori residenziali sono costituiti da batterie agli ioni di litio, attualmente la chimica che offre la migliore densità energetica e un buon rapporto prestazioni/prezzo. Queste batterie hanno goduto di importanti miglioramenti nell’ultimo decennio, soprattutto grazie alle ricerche compiute nel settore delle auto elettriche. Non è raro che i sistemi di accumulo residenziali impieghino anche elementi di seconda vita, provenienti dal settore automobilistico, come è il caso di Eaton, che con il suo sistema xStorage Home offre componenti che possono utilizzare batterie usate nelle automobili elettriche di Nissan. È un bell’esempio di economia circolare. Le batterie agli ioni di litio sono sempre più impiegate anche nei sistemi di accumulo a livello di rete, per stabilizzare la produzione di energia delle fonti rinnovabili intermittenti (eolico e fotovoltaico).

A seconda della configurazione dell’installazione, i sistemi di accumulo possono essere con connessione al lato in corrente alternata (AC/lato casa) oppure al lato in corrente continua (DC/lato impianto fotovoltaico). Di solito, in caso di installazione con retrofit, il sistema è connesso sul lato AC. In caso di una nuova installazione, il collegamento è fatto al lato DC, con l’impianto fotovoltaico collegato direttamente all’inverter del sistema di accumulo di energia. La connessione in DC è migliore dal punto di vista dell’efficienza, perché le batterie si caricano e scaricano in corrente continua, quindi con questa configurazione non c’è bisogno di una sezione elettronica per trasformare in DC la corrente alternata.

Nel caso degli impianti meno sofisticati, l’accumulatore è semplicemente collegato al sistema solare, e viene ricaricato solo con la corrente da fotovoltaico. I sistemi più avanzati sono dotati di inverter bidirezionale. A differenza degli inverter fotovoltaici più semplici collegati alla rete, che si limitano a convertire la corrente continua generata dai pannelli in corrente alternata verso la rete e i circuiti domestici, gli inverter bidirezionali consentono non solo la cessione ma anche l’assorbimento dal lato AC stesso.

L’accumulo residenziale permette di fare a meno della rete?

Visti i costi elevati della corrente, è comune il sogno di poter essere totalmente indipendenti dai gestori di rete, di non essere più soggetti alle continue variazioni verso l’alto dei prezzi dell’energia. Purtroppo, cercare di raggiungere livelli di autosufficienza del 100% o la totale disconnessione dalla rete richiede grandi quantità di moduli fotovoltaici e batterie, con costi iniziali che poche famiglie potrebbero permettersi. L’indipendenza totale è l’unica strada percorribile solo se si vive a grande distanza da una connessione alla rete elettrica.