Il sistema di accumulo fotovoltaico stocca l’energia non consumata rendendola disponibile in un secondo momento. Scopri i dettagli

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

L’integrazione di sistemi di accumulo negli impianti fotovoltaici permette di stoccare il surplus di energia prodotta e non autoconsumata, 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 strumento di progettazione fotovoltaica che ti permette di configurare correttamente il sistema di accumulo.

Scopriamo le caratteristiche e i vantaggi dei sistemi di accumulo fotovoltaico.

Cos’è un sistema di accumulo?

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

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

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

Un impianto solare stand alone, o sistema ad isola, è un impianto 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.

Un impianto solare 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.

Schema impianto fotovoltaico con accumulo

Un impianto fotovoltaico con accumulo si compone di vari elementi:

• pannelli solari;
• 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

Caratteristiche dei sistemi di accumulo

I sistemi di accumulo 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.

In un impianto grid-connected è possibile fare un’ulteriore distinzione:

• sistema di accumulo con inverter integrato: sistema che comprende all’interno dello stesso contenitore sia l’inverter che le batterie;
• sistemi di accumulo indipendenti: inverter e batterie sono separati tra di loro.

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

 

 

Un sistema con accumulo connesso alla rete, nel dettaglio, funziona nel seguente modo:

• 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 fotovoltaico

Esistono diverse tipologie di batterie per fotovoltaico 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.

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

 

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. 

Quanto durano le batterie di accumulo per fotovoltaico

In un impianto dotato di sistema di accumulo, un aspetto importante è l’autonomia dell’accumulatore fotovoltaico che 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.

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.

Quando conviene il fotovoltaico con accumulo: vantaggi

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 sistemi di progettazione fotovoltaica.

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