Pompa di calore e Fotovoltaico, un dialogo eco-friendly

08/04/2021 - Il risparmio sulle bollette è un topic sempre attuale e sentito dal consumatore. Oggi, grazie alle innovazioni tecnologiche, è possibile realizzare concretamente questo taglio dei costi, utilizzando le energie rinnovabili come “carburante green” per mettere in moto il sistema casa.
 
Per di più, Superbonus 110% ed Ecobonus sono due grandi possibilità per riqualificare energeticamente gli edifici con la prospettiva di un risparmio a lungo tempo.
 
In questo focus approfondiremo il caso di un intervento che prevede la sostituzione del generatore di calore esistente con impianto termico in pompa di calore (PDC) e l’installazione di impianto fotovoltaico (FV);
 
Come lavorano questi due sistemi assieme? È realmente una soluzione che permette di poter riscaldare, raffrescare e produrre acqua calda a costo quasi zero?
 
Per rispondere a queste e ad altre domande abbiamo coinvolto SMA e Buderus; Sma è un’azienda esperta nel campo delle tecnologie di sistema per il fotovoltaico, mentre Buderus, marchio del Gruppo Bosch, è specializzata nelle soluzioni energetiche per il riscaldamento, raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria, tra cui le PDC.
 
 Foto: casa SMA 110 Energy Solution©SMA
 
Perché un sistema integrato di autoproduzione di energia, pompa di calore e sistema fotovoltaico, è vantaggioso?
 
 “Le pompe di calore vengono utilizzate per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Esse sfruttano fonti di energia rinnovabile, come aria, acqua o terreno a seconda della tipologia, dalle quali estraggono o traferiscono energia termica.
 
Per farlo utilizzano energia elettrica. Se quest’ultima proviene da un impianto fotovoltaico, il consumo per il funzionamento dell’impianto termico pressoché si azzera. È inoltre vantaggioso per la possibilità di usufruire degli incentivi statali e aumentare la classe energetica e quindi il valore dell’abitazione.” Commenta Buderus.
 
Un impianto fotovoltaico produce energia in presenza di sole ed è sempre connesso alla rete elettrica nazionale. L'energia prodotta può superare di gran lunga il fabbisogno richiesto, come può accadere il contrario. Dove va a finire l'energia generata dai pannelli e non utilizzata? E come avviene l’integrazione dell’energia?
 
L'energia prodotta dai pannelli solari può essere utilizzata secondo due modalità:
A) scambio sul posto
B) autoconsumo;
 
Secondo la definizione del GSE lo Scambio Sul Posto (SSP), opzione A, è "una particolare forma di autoconsumo in sito che consente di compensare l’energia elettrica prodotta e immessa in rete in un certo momento con quella prelevata e consumata in un momento differente da quello in cui avviene la produzione."
 
Lo SSP è uno strumento per immagazzinare l'energia prodotta e non autoconsumata; in questo caso l'energia in eccesso prodotta dall'impianto fotovoltaico viene distribuita (con un prezzo stabilito dal GSE) nella rete e quando i pannelli non riusciranno a garantire l'energia necessaria questa sarà prelevata dalla rete, a fronte di un pagamento al gestore.
 
Rientrano nell'opzione B gli impianti fotovoltaici con accumulo. Con l'impianto FV sono installate delle batterie di accumulo elettriche che permettono di immagazzinare la produzione di energia in eccesso e quindi destinarla all'autoconsumo.
 
L'energia prodotta in eccesso dall'impianto fotovoltaico non viene ceduta alla rete, ma conservata nella batteria. Il fotovoltaico con sistema di accumulo garantisce maggiore autosufficienza e consente di sfruttare appieno l’energia auto-prodotta, riducendo così al minimo le richieste alla rete.
 
Tra le due opzioni quale conviene scegliere?
 
“La soluzione che ha costi operativi più bassi, afferma Attilio Bragheri, Direttore Tecnico presso SMA Italia, è quella con produzione, accumulo e consumi locali. Ovviamente vanno considerati i costi dell’investimento iniziali,  ma sfruttando il superbonus e le altre detrazioni fiscali si può ottenere un significativo beneficio economico”.
 
È corretto affermare che solo nell’arco di un anno e attraverso lo SSP si possono apprezzare realmente i benefici della soluzione e finalmente riscaldare la propria casa a costo zero?
 
“Non è corretto, sostiene SMA, infatti anche attraverso un accumulo locale (evitando lo SSP ma accumulando energia nelle batterie all’interno dell’abitazione) si può minimizzare il costo della bolletta”.

Nella fase invernale, la pompa di calore aumenta il consumo di energia elettrica con il diminuire della temperatura esterna, a cui si aggiungono tutti gli altri per il funzionamento della casa. Un impianto fotovoltaico è in grado di coprire tutta la potenza richiesta?

A parere dell’ing. Bragheri: “la forza del fotovoltaico è la sua scalabilità solo limitata dalle superfici disponibili sul tetto.
Un impianto fotovoltaico si può dunque evolvere adeguandosi alle necessità di ogni famiglia al fine di soddisfare la domanda energetica dell’utente."

In un impianto reale è necessario trovare un ottimo bilanciamento tra superfici disponibili, investimento iniziale ed efficientamento energetico dell’abitazione. Attraverso la scelta di elettrodomestici a basso consumo e l’introduzione di dispositivi di ottimizzazione energetico come il Sunny Home Manager 2.0 è possibile arrivare fino ad un’autosufficienza energetica dell’80%."
Come dimostra la case history del primo progetto pilota in Italia di casa smart.
 
 Foto: impianto a pompa di calore per riscaldamento, raffrescamento e ACS tramite accumulo + integrazione FV ©Buderus
 
Abbiamo esplorato alcuni aspetti relativi al FV, ritornando all’abbinamento PDC e FV abbiamo chiesto sia a SMA che a Buderus:
 
È meglio avere un sistema fotovoltaico-pompa di calore- solare termico per ACS, oppure, fotovoltaico-pompa di calore con accumulo integrato per l’ACS?

Secondo SMA è meglio pompa di calore con solare fotovoltaico, “in questo modo l’energia accumulata e convertita in elettrico può essere sfruttata per la pompa di calore e altri carichi, mentre il solare termico può soltanto innalzare la temperatura dell’acqua per usi domestici.”

“Non c’è una risposta univoca, sostiene Buderus, va valutato di caso in caso a seconda delle esigenze e degli spazi disponibili. Ad esempio, la seconda soluzione potrebbe essere preferita rispetto alla prima per mancanza di spazio da dedicare al solare termico”

In un sistema ibrido, fotovoltaico e pompa di calore, è meglio optare per una PDC aria - aria o aria - acqua?

“Dipende dal tipo di terminale utilizzato per la distribuzione (o sottrazione) di calore, ha detto Buderus. Se per esempio si utilizza il pavimento radiante o fan-coil ad acqua, va utilizzata la pdc aria-acqua. Se poi si vuole produrre ACS con la pompa di calore, anche in questo caso va prevista la pdc aria-acqua.”
 
In ultimo, analizziamo come PDC e FV dialogano tra loro, e soprattutto quando questo dialogo è fattibile nel caso in cui si voglia integrare il fotovoltaico ad una PDC esistente.
 
Sul dialogo tra PDC e FV, si è espressa Buderus: “l’impianto fotovoltaico, tramite uscita dedicata dell’inverter o un sistema di monitoraggio, è in grado di comunicare quando vi è produzione di energia elettrica gratuita. Non appena c’è una potenza elettrica specifica dall’impianto FV, l’inverter dà l’abilitazione di avvio per la pompa di calore.”
 
Sul secondo quesito ci ha risposto Fabio Pucci, service professional presso SMA:
“Esistono 3 tipologie di pompe di calore:
1) dotate di EEBUS (protocollo di comunicazione);
2) dotate di contatto SG - Ready;
3) non hanno nulla in dotazione.

Di conseguenza il dialogo tra PDC e FV avviene:
1) tramite semplice connessione ethernet;
2) tramite connessione ethernet ed una interfaccia tra SMA e il contatto SG ready della pompa;
 
3) per tutte quelle pompe che non adottano nessuna delle due opzioni precedenti, bisognerà interfacciarsi con il costruttore della PDC e verificare se è possibile implementare la pompa con un accessorio extra, una scheda aggiuntiva, in grado di dialogare con i nostri sistemi di comunicazione.”
 
“E’ dunque, possibile settare una comunicazione basic con la pompa di calore. Ma è preferibile, tuttavia, dotare il sistema di un protocollo di comunicazione avanzato EEBUS o SGREADY al fine di passare da un monitoraggio a una ottimizzazione dei flussi energetici” ha concluso l’ing. Bragheri.