Impianti fotovoltaici con sistema di accumulo, quando aiutano a risparmiare?

Ormai da qualche anno, affiancata al termine “fotovoltaico”, si sente spesso un’altra parola: quella di accumulo elettrico o, per dirla in termini più internazionali di “energy storage”. Sembrerebbe che oggi, secondo molti, una soluzione innovativa per mettere il fotovoltaico e produrre la propria energia in modo autonomo e indipendente dalla rete è l’utilizzo di un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo autonomo.

Gli impianti fotovoltaici con sistema di accumulo (o batterie) permettono di risparmiare principalmente in due modi: riducendo il consumo di energia dalla rete elettrica e ottimizzando l’uso dell’energia prodotta autonomamente.

Perchè dunque utilizzare l’accumulo elettrico? Quando è veramente necessario? Quali sono i suoi vantaggi? Possiamo già affermare, oggi, che l’accumulo conviene? Oppure è ancora troppo costoso per giustificare i benefici che porta?

Le domande, come per ogni cosa nuova, sono ancora molte, tanti i dubbi e molte le perplessità, soprattutto per quel che riguarda i costi. Per capire se i costi vengono giustificati dai benefici dobbiamo partire da qualche punto fermo. E qualche elemento di chiarezza possiamo già fissarlo.
Innanzitutto..

 

Cosa sono gli impianti fotovoltaici con sistema di accumulo

Gli impianti fotovoltaici con accumulatori, sono quegli impianti che utilizzano, oltre ai tradizionali pannelli fotovoltaici e inverter, delle batterie per accumulare e stoccare temporaneamente l’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici. In molti casi le batterie sono integrate direttamente nell’inverter, in altri casi sono situate in apparecchi esterni.

Batterie? Molti dei “non addetti ai lavori” si chiederanno: “perchè dovrei mettere delle batterie? A cosa servirebbero?” E soprattutto: “Perchè dovrei spendere quasi il doppio per aggiungere al mio impianto questi accumulatori?”

La risposta breve, e forse fin troppo semplicistica, è: “se un impianto con accumulatori costa il doppio, ti fa risparmiare almeno il doppio sulla bolletta elettrica”.

In breve, un impianto domestico dotato di batterie e di un sistema di gestione dei carichi permette di produrre molta energia di giorno e di utilizzarla sia di giorno che di sera, quando il fotovoltaico non produce. Di giorno nella maggior parte delle case con fotovoltaico c’è un surplus di energia. E’ in questo momento che vengono caricate le batterie. Di sera e di notte il fotovoltaico non produce, ma è in questo momento che si concentra buona parte del consumo elettrico domestico. Con gli accumulatori si riesce ad utilizzare l’energia precedentemente accumulata.

L’elettricità presa dalle batterie è, di fatto, energia “a costo zero” e permette di ridurre la bolletta elettrica. L’obbiettivo di ogni impianto fotovoltaico è sempre e solo uno: ridurre la bolletta energetica.

Il meccanismo è molto semplice. Per dirla in altri termini: col fotovoltaico il picco di produzione diurno genera un surplus di elettricità nella fasce centrali della giornata. Questo surplus viene “traslato” e utilizzato nelle fasce orarie tipiche dei carichi domestici: prima mattina, sera e notte. Questa traslazione avviene grazie all’intervento delle batterie e di una corretta gestione dei carichi.

Graficamente possiamo rappresentarlo così.

 

Come vengono utilizzati gli impianti con batterie

Questi tipi di impianti con accumulo iniziano a proporsi sul mercato non solo per gli usi per i quali vengono tradizionalmente abbinati (camper, baite isolate, barche, dispositivi mobili, ecc..), ma anche come veri e propri impianti di produzione elettrica al servizio di abitazioni, aziende, capannoni.

Il tipo di utilizzo particolarmente ottimale dei sistemi con accumulo è quello domestico residenziale. Questo perchè le abitazioni hanno un profilo di consumo “tipico” che è concentrato in fascia serale. Stessa cosa per alcune categorie di attività tipo: hotel, ristoranti, locali di intrattenimento e tutti gli esercizi commerciali che hanno una domanda elettrica in ore serali/notturne.

Per molte industrie gli accumulatori non sono necessari perchè la produzione che riescono ad ottenere di giorno col fotovoltaico va ad integrarsi già in maniera ottimale con la domanda elettrica diurna.

Di energy storage se ne inizia a parlare anche a livello di centrali elettriche ed anche di rete nazionale (a livello di rete, per esempio, i produttori potrebbero produrre energia di giorno col fotovoltaico e venderla alla rete di notte grazie agli accumulatori). A livello di gestione elettrica nazionale l’energy storage di rete permette di superare il più grande limite che attualmente hanno tutte le fonti rinnovabili: quello dell’intermittenza produttiva. Ma questo esula dagli argomenti di questo articolo.

 

Come si integrano i sistemi fv con accumulo con la rete e con lo Scambio Sul Posto

Tutti gli impianti fotovoltaici domestici con accumulo non vanno in conflitto con la rete elettrica, anzi. Sono molto utili alla rete perchè la “aiutano” a gestire meglio l’energia fluttuante prodotta con gli impianti fotovoltaici. Questi tipi di impianti non escludono che l’impianto possa essere connesso in prelievo sulla rete elettrica generale: l’utilizzo delle batterie non preclude il prelievo dalla rete (o da altre fonti) qualora la fonte solare diventi insufficiente.

Un impianto con accumulo, con le dovute proporzioni, può avere utilizzi che vanno da piccoli generatori per la ricarica di batterie, fino alle grandi centrali elettriche che producono energia pulita al servizio di intere comunità.

Ecco come si integrano queste installazioni con la rete elettrica e con il meccanismo dello Scambio sul Posto.

Si tratta di una gestione intelligente dell’energia prodotta: l’elettricità consumata nel sistema è prima di tutto quella prodotta istantaneamente dai pannelli fotovoltaici. Prima di tutto c’è sempre l’autoconsumo fotovoltaico, che è la modalità più conveniente di utilizzo dell’energia.

Quando il sole non produce viene utilizzata l’energia precedentemente accumulata nelle batterie.

Quando questa termina viene utilizzata l’elettricità di rete che rimane, in caso di bisogno, l’ultima fonte a cui attingere nel caso in cui il fabbisogno lo richieda.

Quando, di giorno, il fotovoltaico produce e quando le batterie sono completamente cariche, il sistema immette l’elettricità nella rete. Questi kWh immessi in rete vengono conteggiati dal Gse ai fini del contributo dello Scambio sul Posto. Anche gli impianti con accumulo, dunque, accedono al meccanismo della Scambio sul Posto esattamente come i tradizionali impianti senza accumulatori.

Su questo punto, che è importante ribadire, molte persone fanno un po’ di confusione.

Nel piccolo come nel grande questa formula di produzione con stoccaggio temporaneo di energia viene proposta sul mercato del fotovoltaico per ridurre al minimo i costi per gli utenti legati all’utilizzo dei servizi di rete. Il principio è semplice: tanto più si riesce ad essere indipendenti dalla rete elettrica di Enel, quanto più si avrà la convenienza economica riducendo i costi delle bollette elettriche.

In tal senso, e al di sotto di certi costi, l’impianto fotovoltaico con accumulo è un investimento che si ripaga da solo, in particolare se si beneficia delle detrazioni fiscali.

 

Quando un sistema con accumulo aiuta a risparmiare?

Già di base, utilizzando batterie di accumulo si ha un immediato risparmio in bolletta in quanto si riduce la quantità di elettricità prelevata dalla rete e pagata in bolletta. E’ ovvio, però, che gli accumulatori, per essere veramente convenienti, devono avere un costo che sia recuperabile in breve tempo attraverso i benefici che apportano a chi decide di installarlo.

Si tratta, come sempre, di individuare il giusto rapporto tra costi e benefici: come per ogni investimento, anche per il fotovoltaico con batterie, bisogna valutare bene il risparmio che si può ottenere in relazione ai costi sostenuti. Oggi il prezzo degli accumuli elettrici al servizio del fotovoltaico è già sceso di molto rispetto a solo un paio di anni fa. Ma, probabilmente, ad oggi convengono veramente solo ad alcune condizioni: la più importante è che prima di pensare all’accumulo bisogna pensare a massimizzare l’autoconsumo o integrare l’utilizzo di una pompa di calore. Con la pompa di calore, infatti, si riesce ad aumentare l’autoconsumo senza fare ricorso alle batterie.

 

I 4 principali vantaggi che si hanno usando le batterie con il proprio impianto fv

 

1. Massimizzazione dell’autoconsumo

Senza un sistema di accumulo, l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico deve essere consumata immediatamente. Se non viene utilizzata subito, l’energia in eccesso viene immessa in rete (in Italia tramite lo “Scambio sul Posto”), ma a un prezzo inferiore rispetto a quanto si paga per l’energia prelevata dalla rete. Un sistema di accumulo consente di immagazzinare l’energia prodotta in eccesso durante le ore di sole e di utilizzarla quando il sole non splende (di notte o nei giorni nuvolosi), aumentando così il tasso di autoconsumo.

2. Riduzione della dipendenza dalla rete

Con un sistema di accumulo ben dimensionato, si può ridurre significativamente il prelievo di energia dalla rete elettrica, specialmente nelle ore serali e notturne, quando la produzione fotovoltaica è nulla ma i consumi domestici possono essere elevati. Questo comporta un risparmio diretto sulla bolletta energetica, poiché si acquistano meno kWh dalla rete.

3. Riduzione dei costi di picco

In alcune tariffe energetiche, specialmente per aziende o attività commerciali, i costi dell’energia variano a seconda delle fasce orarie o dei picchi di consumo. L’energia accumulata può essere utilizzata durante queste fasce di consumo elevato, riducendo la necessità di acquistare energia a prezzi più alti durante i periodi di picco.

4. Indipendenza energetica parziale

Anche se non si può essere completamente indipendenti dalla rete (soprattutto in condizioni di bassa produzione prolungata), il sistema di accumulo riduce notevolmente la dipendenza dai fornitori di energia elettrica. A lungo termine, questa maggiore autonomia si traduce in risparmi, specialmente in caso di aumento dei prezzi dell’energia.

 

I prezzi degli accumuli a batterie

Senza considerare i costi degli impianti fotovoltaici, che sono arrivati a meno di 2.000 euro per kW installato (tutto incluso chiavi in mano), i prezzi dei sistemi di accumulo si sono ridotti già di parecchio rispetto a solo un anno fa. Erano partiti con costi superiori a 2.000-2.500 euro per kWh accumulato. Questi prezzi elevati erano relativi alle tecnologie agli Ioni di Litio o al Litio Ferro Fosfato (le batterie al Piombo erano già più economiche, anche se meno efficienti e meno durature).

Oggi gli accumulatori di qualità adatti per gli impianti fotovoltaici sono principalmente quelli agli Ioni di Litio, che hanno durate garantite tra i 6.000 ed i 10.000 cicli di ricarica, che corrispondono a circa 15 anni. Solo per fare quattro nomi tra le marche più vendute, abbiamo:

• TESLA Powerwall
• Lg Chem
• Sonnen Battery
• Varta

I prezzi? Oggi siamo passati dagli oltre 2.000 euro per kwh accumulato a meno di 1.000 €/kWh nominale. In alcuni casi vengono dichiarati dalle case produttrici poco più di 500 euro per kWh di accumulo nominale.

Con questi livelli di prezzo in molti casi l’investimento si ripaga senza problemi e con tempistiche interessanti. Beneficiando poi delle detrazioni fiscali 50%, fruibili per le sole installazioni domestiche, i ritorni sono ancor più interessanti.

 

Ecco la cosa più importante.. prima di pensare ad un sistema di accumulo

Al di là dei prezzi delle batterie in rapida diminuzione, la cosa più importante da tenere in considerazione è questa: prima di pensare all’accumulo fotovoltaico bisogna pensare a rendere massimo l’autoconsumo istantaneo. E’ questo il fattore di maggiore risparmio: cercando di spostare la gran parte dei consumi elettrici “consueti” nelle fasce orarie in cui l’impianto produce a regime si otterranno i maggiori benefici “a costo zero”, senza il costo di utilizzo degli accumulatori.

In questo modo si potrà dimensionare l’utilizzo degli accumulatori solo per il fabbisogno residuale di elettricità.

Ad oggi il fotovoltaico con accumulo, dunque, conviene in particolar modo quando lo usiamo solo dopo aver massimizzato l’autoconsumo istantaneo. In questo senso ciò che più risulta utile è installare apparecchi che permettano di consumare più energia quando il sole produce più potenza elettrica, apparecchi che permettano di rendere massimo lo sfruttamento immediato dell’energia auto-prodotta. Apparecchi che, per esempio, permettano di programmare l’utilizzo di alcuni elettrodomestici e che permettano una gestione intelligente dei carichi di consumo.

 

Quali soluzioni propone il mercato: accumulo, ma non solo.. gestione intelligente

Oggi si trovano sul mercato diverse soluzioni integrate e già dimensionate per installazioni standard. Un ambito di installazione domestico, ad esempio, può prevedere un kit con il classico impianto fotovoltaico da 3 kW di potenza ed un inverter con sistema di accumulo integrato con una capienza nominale che va dai 3 ai 9 kWh. 9 kwh è il consumo medio che una famiglia “media” sostiene giornalmente. Se poi la famiglia sostituisce i tradizionali apparecchi a gas con apparecchi elettrici (per esempio una pompa di calore per il riscaldamento) la autoproduzione elettrica verrà ammortizzata in maniera più ottimale.

Alcune case produttrici di batterie (in questo caso Tesla) si spingono a proporre sul mercato domestico e piccolo industriale accumulatori al Litio da 14 kWh, fin troppo sovra-dimensionati per i consumi medi di una famiglia. Queste soluzioni, che in proporzione sono quelle più economiche (circa 500 euro/kWh accumulato), potrebbero essere adatte per case multi-famigliari, piccoli condomini o piccole attività commerciali.

 

Tutti i sistemi fotovoltaici con batterie ovviamente raggiungono la loro massima efficacia se utilizzati in simbiosi con la domotica o con altri sistemi di produzione elettrica da fonti rinnovabili. Per esempio: apparecchi per l’accensione automatizzata e programmabile degli elettrodomestici, integrazione di micro-generatori eolici o di cogeneratori ad alto rendimento in grado di produrre corrente elettrica e calore sfruttando insieme gas e fonti rinnovabili. Con un cogeneratore ad alto rendimento è possibile, in alcune situazioni, rendersi totalmente autonomi dalla rete elettrica di Enel a costi interessanti.

 

Una diversa tipologia di impianti con accumulo è quella definita “stand alone”. Si tratta di impianti “staccati” e totalmente indipendenti dalla rete elettrica nazionale. Un vantaggio non trascurabile di questo tipo di impianti è che, in caso di blackout, l’impianto può continuare a produrre e rifornire l’utenza di energia elettrica. In termini tecnici è paragonabile ad un “gruppo di continuità”. La continuità dell’approvvigionamento in caso di blackout  non avviene nel caso degli impianti connessi in rete. Questi impianti, infatti, hanno nell’inverter un meccanismo di sicurezza che “stacca” la fornitura in caso di assenza di tensione elettrica sulla rete generale. Si tratta in questo caso di un tipo di impianti diverso da quello visto fin’ora e meriterebbe un articolo a parte. In generale rimane sempre conveniente utilizzare la rete elettrica come accumulatore virtuale sulle quantità residuali di energia che il proprio accumulatore non riesce a stoccare.

 

Dunque, quando il sistema di accumulo è davvero vantaggioso?

Un sistema di accumulo è più efficace in alcune situazioni specifiche:

• Alto autoconsumo: Se consumi molta energia durante le ore serali o notturne, il sistema di accumulo ti permette di sfruttare l’energia prodotta durante il giorno.
• Tariffe elettriche variabili: Se hai una tariffa a fasce orarie, accumulare energia nelle ore diurne per usarla in quelle notturne può essere molto conveniente.
• Aree con frequenti blackout: In alcune zone, avere un sistema di accumulo può fornire un backup in caso di interruzione dell’energia.

Risparmio economico complessivo, da cosa dipende: 4 fattori

Il risparmio complessivo dipende da diversi fattori, tra cui:

• Dimensione dell’impianto fotovoltaico e della batteria.
• Consumi energetici della casa o dell’azienda.
• Costo iniziale dell’impianto (che può essere compensato da incentivi e detrazioni fiscali, come il Superbonus 110% o il bonus ristrutturazioni in Italia).
• Prezzo dell’energia elettrica: Più i prezzi dell’energia aumentano, più il risparmio diventa evidente.

In sintesi, gli impianti fotovoltaici con accumulo sono particolarmente vantaggiosi quando permettono di autoconsumare una percentuale maggiore dell’energia prodotta, riducendo la dipendenza dalla rete elettrica e proteggendosi dalle fluttuazioni dei prezzi dell’energia.