Il futuro è l’autoconsumo
Con la riduzione delle tariffe di remunerazione diventa cruciale valutare nuove strategie per ottimizzare il proprio investimento. La più immediata e promettente è quella di un incremento dell’autoconsumo, ovvero dell’utilizzo diretto dell’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico all’interno dell’economia domestica. In questo modo si risparmia sul costo dell’energia che altrimenti verrebbe acquistata dalla rete.
Esistono diverse soluzioni che permettono di aumentare l’autoconsumo del proprio sistema. Innanzitutto, è bene ottimizzare i consumi che già si hanno, facendo coincidere il più possibile l’utilizzo di elettrodomestici, apparecchi o impianti che richiedono corrente con i momenti di produzione di energia fotovoltaica (dunque durante le ore di sole), per esempio impostando delle fasce orarie per il funzionamento per i vari apparecchi, oppure utilizzando sistemi di controllo intelligenti.
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È inoltre possibile sfruttare l’energia solare per scaldare la propria casa o l’acqua calda sanitaria. Con una pompa di calore, l’elettricità prodotta durante le ore di sole viene trasformata in calore che può essere immagazzinato direttamente nella massa termica dell’edificio, creando un clima interno confortevole anche durante le ore in cui l’impianto non produce. Da notare che l’accumulo di energia termica nella massa dell’edificio è fino a 5 volte più efficace di un accumulatore di acqua calda.
L’autoconsumo può essere ulteriormente aumentato se si possiede un’auto elettrica: l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico può essere utilizzata per caricare la batteria del veicolo.
Questa possibilità è resa ancora più interessante dall’utilizzo di un sistema di ricarica bidirezionale, che permette non solo di ricaricare il veicolo, ma anche di restituire energia alla propria abitazione, massimizzando la flessibilità del sistema.
Aumentare la flessibilità e l’autoconsumo grazie alle batterie
Quando tutte le soluzioni elencate sopra sono state implementate, un ulteriore passo verso l’incremento dell’autoconsumo è rappresentato dall’installazione di batterie ad accumulo. Questi dispositivi consentono di immagazzinare l’energia prodotta durante le ore di produzione solare massima per utilizzarla quando la produzione è inferiore al fabbisogno, accrescendo la flessibilità del sistema.
Esistono due principali tecnologie sul mercato: le batterie agli ioni di litio, in particolare le celle litio-ferro-fosfato (LiFePO4), e le cosiddette “batterie al sale”.
Batterie al litio: alta efficienza e densità energetica
La tecnologia agli ioni di litio è la più diffusa per applicazioni domestiche e residenziali, come anche nel settore delle auto elettriche. Tra i vantaggi delle batterie al litio vi è un’elevata efficienza (90-95%), una buona densità energetica (90-120 Wh/kg) che permette un ingombro contenuto, una durata di vita di almeno 10 anni con 4’000 cicli di carica e una profondità di scarica del 90-95%, che consente di utilizzare quasi tutta l’energia immagazzinata.
Tuttavia, questi accumulatori possono funzionare in maniera ottimale solamente con temperature comprese tra i 10 e i 25 °C, hanno un tasso di autoscarica dell’1-3% al mese e contengono sostanze facilmente infiammabili, comportando un certo rischio di incendio.
Infine, un grande tema è lo smaltimento: la complessità dell’architettura, l’eterogeneità dei prodotti presenti sul mercato e la quantità di materiali contenuti ne rende il riciclaggio ancora molto difficoltoso e costoso.
Batterie al sale: sicurezza, longevità e sostenibilità
Le batterie al sale sono costituite da un elettrolita solido in ceramica, da un catodo formato da un granulato di sale comune (come, per esempio, il comunissimo sale da cucina) e una polvere di nichel, mentre l’anodo di sodio metallico si forma solo durante la carica.
Questi accumulatori sono più pesanti e ingombranti delle celle al litio e presentano un’efficienza e densità energetica minore (l’efficienza di una batteria al sodio-cloruro di nickel è del 60-65%, mentre la densità energetica è di 80-90 Wh/kg). Tuttavia, durano più a lungo (possono reggere più di 4’500 cicli di ricarica e almeno 15 anni di durata di vita) e hanno una profondità di scarica del 100%. Inoltre, sono molto meno sensibili alla temperatura esterna, garantendo un funzionamento ottimale da -20 fino a 60 °C.
Infine, le materie prime per le batterie a sali fusi sono per lo più economiche, disponibili in grandi quantità e implicano meno criticità dal punto di vista ambientale. L’architettura della cella ne facilita il riciclo.
Presentando caratteristiche diverse, le due tecnologie permettono di rispondere a esigenze differenziate in base alla durata e all’efficienza richieste, così come alle condizioni dell’ambiente in cui operano.
Costi e ammortamento
Le batterie richiedono un investimento iniziale significativo, con costi medi compresi tra 800 e 1’000 CHF per kWh di capacità per impianti di dimensioni ridotte (≤10 kWh). Il periodo di ammortamento dipende da vari fattori, tra cui la durata di vita, l’efficienza, le tariffe locali dell’energia e la quota di autoconsumo.
Le sfide: sicurezza e antincendio
Tra le criticità connesse all’utilizzo di batterie di accumulo che utilizzano elettroliti liquidi infiammabili, vi è la corretta gestione del rischio incendio. La sicurezza di questi sistemi dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di batteria utilizzato (ad esempio, litio, piombo-acido, ecc.) e le procedure di installazione e manutenzione. La prevenzione è fondamentale per evitare incidenti. Gli impianti devono essere progettati e mantenuti rispettando le regole dell’arte, e i proprietari devono essere adeguatamente informati sulla gestione del rischio.
In conclusione
Per sfruttare al meglio l’energia prodotta dagli impianti fotovoltaici, ottimizzando l’investimento, è necessario puntare sull’aumento dell’autoconsumo. Questo può essere ottenuto mediante l’ottimizzazione dei consumi, lo sfruttamento dell’inerzia termica dell’edificio, l’accumulo di acqua calda sanitaria e la ricarica di veicoli elettrici. Solo successivamente, quando queste misure sono state tutte implementate, si consiglia di valutare l’installazione di sistemi di accumulo con batterie.
La scelta della tecnologia dipende dall’efficienza e dalla durata di vita desiderate, così come dalle condizioni di impiego della batteria.
