Il titolo credo sia sin troppo chiaro, ho deciso di scrivere una serie di articoli su un progetto che volevo realizzare da tantissimo tempo e che ora è giunto il momento di provare a mettere in opera. Nel momento in cui scrivo questa prima parte ho solo acquistato un po’ di materiale, per cui lo sviluppo futuro è ancora un’incognita che svilupperò nel tempo e che condividerò con voi che mi seguite. Prima di tutto cominciamo con il vedere quali sono i consumi energetici attuali della mia abitazione. Devo specificarvi che vivo in una casa molto grande ma che è divisa in tre unità abitative in cui viviamo in tre famiglie, fra noi imparentate. Ci sono perciò tre contatori elettrici, due dei quali hanno già un loro impianto fotovoltaico di vecchia data. La mia parte non dispone di un impianto del genere anche perchè sul tetto non c’è più posto, ma devo aggiungere che nella nostra bolletta finisce tutta una parte comune del consumo elettrico come sala termica, lavatrice, etc, tutte voci che fanno lievitare notevolmente la spesa. Abbiamo un contratto da 4.5kW. Ho preso una bolletta a caso del giugno 2017, mi indica una spesa di 242.99€ di cui 156€ di consumo elettrico reale, il resto tutto oneri, spese etc. Il consumo annuo indicato è di 6098kW.
Anche se so che questa non è certo una delle bollette più care, approsimando grossolanamente un consumo mensile costante, otterrei una spesa per la sola energia di circa 936€ per quei 6098kW consumati (oneri esclusi quindi, altrimenti siamo a 1458€).
Vi ho detto che sul tetto non ho più spazio, ma di recente il mio suocero ha acquistato il terreno adiacente al nostro ove è ubicato un vecchio capannone che ha tutto il tetto libero. Per questo ho pensato che non solo non attiveremo una utenza ulteriore per fornirgli energia, ma collegherò il nostro impianto a quello del capannone dove installerò l’impianto fotovoltaico.
Componenti
Beh, non tutti sanno come funziona un impianto fotovoltaico per cui spendiamo due parole nella sua descrizione, almeno a sommi capi. I pannelli li conoscono tutti, sono quelli neri che vedete sui tetti, da non confondersi con quelli che servono a scaldare l’acqua calda e che ad un occhio poco allenato potrebbero sembrare uguali. Quando vengono illuminati dal sole producono energia elettrica. Ma questa energia non potrà essere immessa direttamente nella rete elettrica perchè prima di tutto si tratta di una corrente continua e non alternata e poi è a basso voltaggio, diciamo 24V (ma dipende dai pannelli) per cui ben distante dai 230V della rete domestica. Ci serve perciò qualcosa che converte questa energia in qualcosa di compatibile con la rete elettrica. Questo marchingegno si chiama inverter e si occupa di convertire la tensione dei pannelli da un valore basso di tensione a 230V e da continua ad alternata. Inoltre gli inverter moderni hanno quasi tutti la possibilità di collegarsi a delle batterie ricaricabili in modo da accumulare energia quando prodotta in eccesso e prelevarla quando l’utilizzo è superiore a quello della produzione del fotovoltaico. Allo stesso modo l’inverter capisce anche quando la produzione solare e la carica delle batterie è insufficiente per cui preleva energia dalla rete elettrica.
Ovviamente vi ho fatto un riassunto calibrato proprio su quel che vorrei realizzare, un impianto che è collegato all’enel e quindi mi permette di usare l’energia come faccio ora, ma allo stesso tempo connesso ai pannelli fotovoltaici e ad un gruppo di batterie per accumulare gli eventuali eccessi di produzione. Esistono sistemi alternativi, ossia la possibilità di inviare alla rete elettrica nazionale l’energia prodotta in eccesso anzichè accumularla nelle batterie, ma occorre un secondo contatore che permette poi di calcolare la differenza fra energia prodotta e prelevata.
Dimensionamento
Ve lo dico subito, le mie finanze non mi permettono di fare un impianto sufficiente ad azzerare la spesa energetica, il mio intento è perciò quello di ridurre in maniera significativa la spesa attuale con un investimento iniziale che potrò però estendere in un prossimo futuro. La mia intenzione è quindi quella di creare un impianto relativamente piccolo, ma con un inverter sufficiente a permettere un buon aggiornamento in futuro, inoltre vedremo se i calcoli teorici che ci apprestiamo a fare verranno poi rispettati dalla realtà. Vi dico subito che l’impianto iniziale prevede un inverter da 4kW, 6 pannelli da 300W e 4 batterie Pb-Gel 12V da 100mAh l’una. Vediamo di fare due calcoli di massima.
I 6 pannelli da 300W producono 1800W di picco. La domanda però che ci dovremmo porre è: quanta energia producono in un anno? E’ ovvio che di inverno la produzione è molto più bassa che d’estate, sia per la minor quantità di luce solare che per il maggior numero di giornate di brutto tempo. Ci sono degli indici che permettono questo calcolo, indici che variano in base alla zona climatica dove viviamo. Diciamo che dove risiedo io mi attendo una produzione di 1980KW, quindi decisamente insufficienti a coprire il consumo di 6098KW, infatti facendo alcuni calcoli semplici ricaveremmo che sarebbero necessari pannelli per 5.6KW, oltre il triplo dell’1.8KW che sto per installare. E le batterie? Sono 4 batterie da 12V in quanto l’inverter che ho selezionato lavora a 48V motivo per cui dovrò usare le batterie collegate in serie. Ognuna ha 100Ah per cui un totale di 400Ah che per 12V fanno 4.8KW. Quindi possiamo accumulare 4.8KW? Si e no. Il si è legato al fatto che effettivamente abbiamo accumulato quella carica, il no è legato al fatto che non possiamo sfruttare tutto quel potenziale. Se lo facessimo, ossia decidessimo di fare dei cicli di carica e scarica profondi (0-100%) le batterie Pb-gel dopo un paio d’anni sarebbero da sostituire. Se vogliamo portarle ad almeno 10 anni dobbiamo fare in modo che la carica non scenda mai sotto il 70% per cui l’energia che possiamo sfruttare è quel 30% che rimane e che è quindi di 1.44KW. Cosa me ne faccio di una potenza così piccola? La risposta è che le batterie mi permettono di ottimizzare l’uso dell’impianto durante la giornata. Di giorno infatti ci saranno lunghi periodi in cui la produzione supera il consumo per cui l’energia prodotta verrebbe sprecata, accumulandone un po’ faccio in modo che non appena aumenta la richiesta da parte della casa mi sia possibile utilizzare l’energia immagazzinata senza dover prelevare dall’enel, inoltre se a fine giornata ho della carica residua può essere sfruttata per le ore notturne quando non c’è il sole. Se il dimensionamento è troppo piccolo lo scoprirò sul campo, è ovviamente mia intenzione preparare un sistema di monitoraggio che mi permetterà di seguire con attenzione il funzionamento di tutto l’impianto, ma ne riparleremo quando sarà ora. Giusto per aggiungere qualche dato numerico più comprensibile, la scarica del 100% porta la batteria a durare intorno ai 250 cicli, con una scarica del 60% intorno ai 600-700 e con la scarica del 30% suggerita prima fra i 1500 e 1700.
I costi
Quanto abbiamo speso?
| Componente | Prezzo + spedizione |
| 6 pannelli fotovoltaici da 300W | 1.155,58 + 195,30 |
| Inverter 4KW | 854+2.99 |
| 4 batterie Pb-gel 100Ah | 209+5.9 |
| Morsetti batterie | 7.39 |
| Cavi pannelli solari (10+10m) | 26.64+6.75 |
| Connettori per inverter | 13.99 |
| Totale | 2267 + 211 |
Dalla tabellina riassuntiva vedete che per i componenti principali ho speso poco meno di 2500 euro a cui aggiungiamo poco meno di 180 euro per un buon cavo con conduttori da 6mm2 per collegare il capannone alla casa, non dobbiamo infatti dimenticare che l’enel arriva alla casa, da qui dovrò perciò staccare la linea e portarla al capannone sino all’inverter che a sua volta è connesso ai pannelli e batterie. Da qui con un secondo cavo ritorno all’abitazione per fornire l’energia richiesta. Faccio notare che nella tabella non ci sono fusibili, magnetotermici, supporti per ancorare i pannelli ne altro in quanto in parte conto di utilizzare del materiale di recupero, ma è comuneque materiale necessario che può pesare per almeno altri 500 euro di materiale. Un kit per montare i panneli su tetto inclinato per 6 pannelli potete trovarlo sui 250 euro, poi ci serviranno cavi, capicorda, magnetotermici, scaricatori di tensione e altro materiale elettrico per cui la spesa finale sarà intorno ai 3000-3200 euro.
Qui sotto vi lascio il riferimento ai prodotti più importanti compresi nel mio acquisto.
Ora, quei 3200 euro quanto mi possono incidere sulla bolletta finale? Quanto tempo ci metto a riprendere l’investimento fatto? Da calcoli fatti inzialmente, anche se ho specificato essere molto approsimativi, posso estrapolare una spesa annuale di 1458 euro di cui 936 legati al consumo energetico e 522 dati in beneficenza all’enel (scusate se mi girano un po’, ma 522 euro di oneri e spese di sistema mi sembrano davvero troppi!). Se 6098KW mi costano 936€, per proporzione diretta i 1980KW che dovrei produrre dovrebbero farmi risparmiare 303€ / anno, il che significa che dovrei ripagarmi dell’investimento in 10.5 anni. In realtà l’inverter mi permette di aumentare il numero di pannelli senza cambiare null’altro migliorando il rapporto fra spesa e rendimento, infatti prendendo altri 6 pannelli al medesimo prezzo, l’investimento si ripaga in 8.1 anni.
Ci sono però altri fattori che andrebbero considerati ma che rendono il calcolo piuttosto complesso. Innanzitutto dal grafico che vi ho messo agli inizi si vede che i consumi maggiori li ho nei mesi freddi, questo perchè evidentemente le pompe della sala termica influiscono notevolmente sui consumi, molto più della pompa di calore che ho nella mia unità abitativa e che utilizzo d’estate. Ciò fa si che d’inverno quando la produzione è minore ci sia contemporaneamente il maggior consumo. Se ciò porterebbe ad un minor risparmio, dall’altra non è stato calcolato che la produzione fotovoltaica avviene quando il costo dell’energia è maggiore perciò va ad incidere prevalentemente sulla fascia più costosa dell’energia, e poi non è stato tenuto conto che anche gli oneri di sistema si riducono con la riduzione dei consumi. Sempre guardando i 6098KW consumati, questi sono divisi in 1834KW nella fascia più costosa e 4264KW in quella meno costosa per cui l’impianto dovrebbe incidere in maniera marcata sulla fascia più dispendiosa del nostro consumo elettrico, azzerandola nel periodo estivo ma con risultati più scarsi in quello invernale.
I passi successivi
Chiaramente la prima cosa da fare è montare l’impianto, cosa che richiederà un po’ di tempo, anche perchè devo rimuovere un pezzo di selciato per interrare un corrugato che mi permetta il trasporto della linea elettrica dal capannone alla casa e viceversao. Una volta montato l’impianto dovrò cominciare a monitorare il sistema per vedere qual’è la resa effettiva ed il contemporaneo assorbimento della casa. In questo modo posso capire quale sia il passo successivo più idoneo, ad esempio aumentare la capacità delle batterie o il numero di pannelli. Lo scopo è infatti non avere mai eccessi di energia che vengano sprecati, le batterie perciò non dovranno mai raggiungere un punto in cui non vengono caricate perchè sono piene al 100% nonostante ci siano surplus di produzione, o comunque deve trattarsi di qualcosa di eccezzionale e non frequente. Solo un attento monitoraggio del sistema mi permetterà di fare i giusti correttivi e come potete immaginare il sistema di monitoraggio lo costruiremo insieme in articoli futuri. Questa era una chiacchierata introduttiva, poco tecnica, nel prossimo episodio andiamo a vedere più da vicino i componenti del sistema ed i relativi dati tecnici così da cominciare ad affrontare i vari problemi relativi all’installazione di un impianto fotovoltaico.
Vi lascio con un video che vi mostra il capannone dove devo fare l’installazione ed il materiale accatastato e pronto per essere assemblato.
