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Integrazione fotovoltaico e pompa di calore ibrida. Quanto si può risparmiare?

Un esempio di risparmio annuale per la climatizzazione con pompa di calore elettrica abbinata a un impianto FV per una abitazione di classe energetica F o G.

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Per un’utenza residenziale il consumo energetico è dovuto principalmente al riscaldamento degli ambienti, seguito dal consumo elettrico, dal riscaldamento di acqua calda sanitaria e infine dalla cottura.

Per poter progettare e dimensionare al meglio un impianto energetico è necessario conoscere non solo quanta energia, ma soprattutto la tipologia di energia consumata al fine di scegliere e ottimizzare le tecnologie da installare.

La pompa di calore è una tecnologia interessante per fare riscaldamento invernale, climatizzazione estiva e acqua calda sanitaria con notevoli risparmi energetici.

La soluzione diventa ancora più conveniente se abbinata ad un impianto fotovoltaico. I consumi per il riscaldamento degli ambienti variano con la localizzazione geografica e con le caratteristiche dell’edificio, è quindi essenziale una valutazione dettagliata delle condizioni al contorno per evitare errori di dimensionamento e relativi costi energetici inaspettati.

È essenziale innanzitutto ridurre il più possibile i consumi evitando dispersioni termiche, per poi puntare su tecnologie a fonte rinnovabile.

Qui cerchiamo di analizzare come si integrano le due tecnologie, pompa di calore e fotovoltaico, anche se in alcuni casi potrebbe non essere adeguata come soluzione impiantistica e potrebbe essere interessante optare per un impianto solare termico a supporto della pompa di calore.

Integrazione impiantistica tra fotovoltaico e pompa di calore

L’integrazione tra la pompa di calore e l’impianto fotovoltaico avviene attraverso uno scambio di energia elettrica tra le due tecnologie, in cui la pompa di calore viene alimentata dall’energia prodotta in loco dall’impianto fotovoltaico.

Per garantire continuità di funzionamento, di fronte alla discontinuità nella produzione di energia elettrica fotovoltaica, il sistema deve essere connesso con la rete elettrica in bassa tensione ed eventualmente essere provvisto di sistemi ausiliari, ad esempio un accumulo elettrico.

In questa soluzione, la pompa di calore viene alimentata dall’energia elettrica prodotta dal sistema fotovoltaico (basterebbe mantenere il sistema monofase, aumentando la potenza impegnata ad esempio da 3 a 6 kW).

L’integrazione di queste tecnologie ha il vantaggio di aumentare la quota di autoconsumo, ovvero energia fotovoltaica prodotta e direttamente consumata.

È inoltre essenziale, visti i consumi non istantanei di acqua calda, aggiungere un “accumulo termico”, ovvero lo stoccaggio in serbatoi di accumulo, per un utilizzo in modalità differita dell’energia termica convertita dalla pompa di calore che sarà dimensionato in base ai consumi dell’abitazione e delle persone presenti (circa 400-500 litri).

Molto interessante dal punto di vista tecnologico, è l’inserimento nell’impianto di una logica di controllo che misura l’energia fotovoltaica prodotta e comunica questo dato alla pompa di calore, che di conseguenza andrà a concentrare il funzionamento della pompa di calore stessa quando la produzione solare sarà maggiore per evitare il più possibile che l’elettricità solare venga immessa in rete e non utilizzata.

Dopo un’attenta analisi dei profili dei consumi dell’utenza residenziale, non particolarmente efficiente e un sistema di distribuzione a radiatori, facciamo un esempio di integrazione PdC+FV .

Consideriamo un’utenza domestica media (100-140 mq) del centro-nord Italia in classe energetica F o G (come nella maggiornaza degli edifici esistenti in Italia), con i seguenti originari consumi:

  • consumo energia elettrica = 3.794 kWh/anno, di cui in fascia F1 = 2.275 kWh/anno (circa il 33%)
  • consumo gas metano = 1.400 mc/anno, di cui per riscaldamento = 1.100 mc/anno (circa 80%)

Consideriamo successivamente un intervento di installazione di sistema integrato con un impianto fotovoltaico da 5,98 kWp e un’ipotesi di installare una pompa di calore ibrida tra 7 e 9 kWt di potenza. Vista la bassa classe energetica dell’edificio, si rende necessario mantenere la caldaia esistente a supporto.

Flussi energetici dopo l’installazione dell’impianto:

  • produzione energia fotovoltaica = 7.240 kWh/anno
  • consumo totale energia elettrica = 6.894 kWh/anno

di cui

  • autoalimentata = 3.584 kWh/anno (52%)
  • prelevata dalla rete = 3.310 kWh/anno (48%)
  • energia immessa in rete = 3.656 kWh/anno

Variazione consumi e risparmi monetari (valori monetari che possono essere rivisti in forte aumento alla luce dei costi attuali dell’energia):

  • consumo elettricità prelevata dalla rete = 3.310 kWh/anno
  • consumo gas metano = 540 mc/anno (oltre il 60% in meno)
  • costi energetici pre-intervento = 2.030 €/anno
  • costi energetici post-intervento = 1.200 €/anno
  • risparmio medio = 830 €/anno

Pertanto, il 52% della produzione da FV viene sfruttato direttamente, un valore già alto considerando che solitamente l’autoconsumo nei migliori dei casi va dal 25 al 35%, ma che potrebbe arrivare anche al 70-75% se si inserisse un accumulo elettrico.

In termini di benefici, deve essere inoltre considerata la possibilità di detrazione del 110% (attuale superbonus), un’agevolazione che è possibile solo se l’intero intervento porta ad un miglioramento della classe energetica dell’edifico di almeno due classi dimostrato da una Attestato di Prestazione Energetica (APE) firmato da tecnico abilitato.

Se tale miglioramento non fosse possibile, si potrebbe optare per l’incentivo diretto del Conto Termico oppure per l’ecobonus, con una detrazione fiscale del 65%, per la pompa di calore e il bonus casa, con una detrazione fiscale del 50%, per l’impianto fotovoltaico.

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