Possiamo avvicinarci ai sistemi di installazione con i quali intendiamo dotare la nostra casa in diversi modi. Un'opzione è installare i dispositivi più economici. Tuttavia, affinché anche i costi di riscaldamento siano bassi, è necessario, ad esempio, dedicare molto tempo al funzionamento di una caldaia a combustibile solido. Un altro modo è trattare la casa come un investimento per il futuro, sia per il prossimo che per il futuro, quando non avremo molta forza, perché invecchieremo. Possiamo quindi creare il nostro "centro energetico" attraverso l'uso di installazioni che utilizzano energia rinnovabile gratuita ottenuta dall'ambiente naturale, cioè dalla terra, dall'acqua o dall'aria, e dalla luce solare.
Un sistema relativamente nuovo sul nostro mercato è una combinazione di pannelli fotovoltaici e una pompa di calore. Vedremo come realizzare una tale installazione, quanto devi pagare per essa e quali vantaggi otterremo grazie ad essa.
Realizzazione di un impianto fotovoltaico
In un impianto fotovoltaico (PV in breve), l'energia della radiazione solare viene convertita in elettricità, cioè elettricità. Utilizza non solo la radiazione solare diretta, ma anche la radiazione diffusa che raggiunge il suolo nelle giornate nuvolose. Inoltre, a differenza dei tradizionali collettori solari, questo impianto entra in funzione nelle prime ore del mattino, cioè in estate, ad esempio, "inizia" alle 7:00 e termina la sera, intorno alle 20:00.
Gli elementi più importanti di un impianto fotovoltaico sono:
MODULI FOTOVOLTAICI (noti anche come pannelli fotovoltaici, moduli solari o fotovoltaici) - sono costituiti da piccole celle interconnesse in silicio, cioè un materiale semiconduttore. Diversi moduli collegati in serie formano una catena (o stringa). Il numero di catene dipende dalle dimensioni dell'installazione e dalla possibilità della loro installazione, ad esempio sul tetto o sulla struttura portante del giardino (possono essere utilizzate come tetto per un garage, terrazzo, ecc.)
INVERTER (noto anche come inverter) - tutti i moduli fotovoltaici sono collegati ad esso, e il suo compito è convertire la corrente continua fornita da essi in corrente alternata, poiché questa viene consumata dai dispositivi elettrici nelle nostre case. Sono disponibili due tipi di inverter:
rete: utilizzata quando si prevede di vendere elettricità non utilizzata alla rete elettrica. Un'installazione con un tale inverter viene chiamata in rete da esperti. In un tale sistema, la compagnia elettrica assume un contatore bidirezionale che misura sia la quantità di elettricità consumata dalla rete che quella consegnata (questa parte verremo pagati).
Tuttavia, questa soluzione è sconsigliata in caso di frequenti interruzioni di corrente della durata di diverse ore nell'area in cui si trova la nostra casa. L'inverter di rete è dotato di protezioni che, in caso di mancanza di alimentazione in rete, ci impediranno di prelevarlo dall'impianto fotovoltaico (anche se da esso prodotto). Questo per proteggere le persone che lavorano alla riparazione della rete: la nostra elettricità potrebbe fulminarle;
isola - viene scelto quando si intende immagazzinare in batterie il surplus di energia elettrica generata dai pannelli fotovoltaici. Questo tipo di impianto fotovoltaico è definito off-grid e non è connesso alla rete elettrica, quindi non possiamo vendere elettricità. Di solito, questo sistema viene scelto dai proprietari di case estive, in quanto garantisce la completa indipendenza dai fornitori di energia elettrica.
Avvertimento! Nella versione più ampia e costosa, ma allo stesso tempo ottimale, di un impianto fotovoltaico, oltre all'inverter di rete, sono installati anche un regolatore di carica e diverse batterie. In una tale soluzione, l'elettricità viene utilizzata per alimentare direttamente l'illuminazione e i dispositivi elettrici e il suo surplus viene immagazzinato nelle batterie. Solo dopo che sono stati caricati completamente l'elettricità viene venduta alla rete.
Quali sono i tipi di moduli
1a generazione: sono realizzati in silicio mono o policristallino. A causa della loro elevata efficienza di conversione dell'energia solare in elettricità, lunga durata e prezzo relativamente basso, sono i più comunemente usati;
2a generazione: sono chiamati film sottile perché le cellule hanno uno spessore di solo 1-3 micrometri. Non sono fatti di silicio ma di ossido di cadmio o una miscela di indio, gallio e selenio o rame, indio e selenio. La loro produzione è più economica rispetto ai moduli di prima generazione, ma generano meno elettricità dal sole, il che significa che devono essere utilizzati molti di più;
3a generazione: sono costituiti da cellule fotochimiche (imitano il processo di fotosintesi) o organiche. Il loro vantaggio è una produzione semplice ed economica, il loro svantaggio è la bassa efficienza e la breve durata, quindi sono usati raramente.
Quanta elettricità otterremo dal sole
La massima intensità di irraggiamento solare si ha in estate e può raggiungere anche i 1000 W / m2 di superficie. In inverno sarà molto più piccolo, fino a un massimo di 500 W / m2 in una giornata di sole, e solo fino a circa 150 W / m2 nelle giornate nuvolose. Per questo motivo, l'impianto fotovoltaico produce la maggior parte dell'energia elettrica (fino al 70%) da aprile a settembre.
Purtroppo questo non corrisponde alla maggiore richiesta di elettricità nella nostra casa, soprattutto se sarà riscaldata da una pompa di calore. Inoltre, anche durante il giorno la quantità di elettricità prodotta dai pannelli fotovoltaici potrebbe non soddisfare la nostra richiesta. Questo può essere visto nel diagramma sottostante, dove il campo arancione mostra la quantità di elettricità prodotta in un dato momento dall'installazione FV, il campo blu - la quantità di elettricità solare utilizzata per alimentare i ricevitori di elettricità domestica e il campo blu - il consumo totale di elettricità nella famiglia al momento (per l'illuminazione , alimentazione di elettrodomestici ed elettronica).
Avvertimento! In inverno, la pompa di calore può utilizzare anche l'energia solare. Non ha bisogno di troppo, ad esempio, un modello da terra con una capacità di riscaldamento di 10 kW consuma solo 2 kW di elettricità.
Come scegliere la potenza degli impianti fotovoltaici nella nostra casa?
I professionisti determinano la potenza di un impianto fotovoltaico considerando diversi fattori:
- la quantità di energia elettrica consumata in casa durante l'anno (il modo più semplice per determinarla si basa sulle bollette ricevute dall'azienda energetica; solitamente in una famiglia di 4 persone si va da
3.000 a 5.000 kW all'anno);
- lo spazio disponibile necessario per l'installazione dei pannelli fotovoltaici;
- costo di investimento;
- condizioni tecniche che determinano la possibilità di connessione alla rete.
Per il funzionamento e il controllo dell'impianto sono necessari un inverter, contatori e fusibili e sezionatori appropriati / Foto: Konlusto
È anche importante posizionare i moduli in relazione alla direzione della radiazione solare. Idealmente, dovrebbero avere un angolo di 30-40 ° rispetto all'orizzontale e rivolti a sud. È inoltre necessario verificare che l'antenna, il camino, gli alberi alti, ecc. Non ombreggiano i pannelli. Questo vale sia per il periodo estivo quando il sole è alto sia per i mesi invernali quando il sole è basso all'orizzonte. In una situazione del genere, l'efficienza dell'intera installazione diminuirà e talvolta potrebbe persino danneggiarla.
I moduli possono essere installati non solo sul tetto, ma anche su una struttura portante in giardino. È interessante notare che la resa energetica dalla radiazione solare sarà quindi maggiore di circa il 2-5%. Ciò è dovuto ad una migliore ventilazione e ad un raffreddamento più efficace dei moduli da parte dell'aria circostante rispetto a quando sono posti sul tetto (il loro raffreddamento è quindi più difficile).
La potenza dell'impianto fotovoltaico è espressa in kWp - dove la lettera "p" sta per picco, cioè la potenza di picco raggiunta in determinate condizioni specifiche, nella cosiddetta STC (Standard Test Conditions), cioè con intensità di radiazione solare di 1000 W / m2 e temperatura cella di 25 ° C. Si presume che sia in grado di produrre da 950
fino a 1000 kWh di elettricità da ogni kilowatt di potenza installato.
Per determinare la potenza approssimativa del nostro impianto fotovoltaico, assumiamo che:
- la casa è abitata da una famiglia di 4 persone che consuma 4.000 kWh di elettricità all'anno;
- il fattore di correzione per il range di potenza ottimale dell'impianto fotovoltaico è compreso tra 0.9 e 1.2;
- la produzione di energia elettrica dall'impianto fotovoltaico è di 980 kWh / kWp di capacità installata.
Potenza richiesta dall'installazione = fattore x consumo di elettricità / rendimento energetico specifico dell'impianto fotovoltaico. Pertanto, la potenza ottimale è compresa tra 3,7 e 4,9 kWp (0,9 x 4000/980 = 3,7 kWp; 1,2 x 4000/980 = 4,9 kWp). Su questa base abbiamo ipotizzato che il nostro impianto avrebbe una potenza di 4 kWp. Se scegliamo moduli da 250 Wp, avremo bisogno di 16 pannelli che occuperanno circa 33 m2 di spazio.
Costi di installazione fotovoltaica
Il costo per realizzare un impianto fotovoltaico completo dipende dalla sua potenza (kWp), dall'attrezzatura e dal tipo di pannelli utilizzati. È interessante notare che il principio secondo cui maggiore è la potenza, minore è il costo di investimento, qui è vero.
Costi di esecuzione. Possono essere determinati in modo semplificato, tenendo conto della conversione in kWp della potenza installata. Quindi il costo di un impianto fotovoltaico con una capacità da 1 a 3 kWp sarà di circa 6000-8000 / kWp e da 3 a 10 kWp - 5000-6000 / kWp. Pertanto, per un'installazione da 2 kWp, pagheremo circa 14.000 lordi (2 kWp x 8.000 = 16.000).
Costi operativi. Sono principalmente legati alla necessità di pulire i moduli. Questo dovrebbe essere fatto almeno una volta all'anno, perché la loro efficienza diminuisce quando sono polverosi. Questo lavoro dovrebbe essere affidato a un'azienda specializzata.
Vale anche la pena assicurare l'installazione. La portata dell'assicurazione copre il più delle volte i danni esterni causati, ad esempio, da: fulmini, vento forte, grandine, incendi, inondazioni, nonché furto e devastazione. Inoltre, l'assicurazione può coprire anche i danni relativi a guasti dei singoli meccanismi dell'impianto fotovoltaico. Ciò vale in particolare per l'inverter o il guasto dei dispositivi di protezione, nonché il verificarsi di un cortocircuito o sovratensione nell'installazione e persino errori relativi alla progettazione o all'implementazione dell'intero sistema.
Dove trovare finanziamenti
Gli investitori interessati alle fonti energetiche rinnovabili possono contare su varie tipologie di sistemi di supporto per microimpianti. Uno dei programmi più popolari è il Prosumer del National Fund for Environmental Protection and Water Management (NFOSiGW). Come parte di esso, puoi ottenere finanziamenti, tra gli altri per un impianto fotovoltaico, una pompa di calore o entrambi. Il cofinanziamento per l'acquisto e il montaggio dell'impianto è calcolato dal cosiddetto la quantità qualificata, che è: ad es. per una pompa di calore ad aria fino a 3000 / kW, impianti FV fino a 5 kWp: 7000 / kWp. A seconda di tale importo ammissibile viene calcolato un contributo che nel 2016 ammonta a: 40% per un impianto fotovoltaico e 20% per un impianto a pompa di calore.Il cofinanziamento è legato alla necessità di contrarre un prestito da una banca, il cui tasso di interesse è fisso e ammonta all'1% annuo, e la durata massima del prestito è di 15 anni. Se scegliamo il programma Prosument, non saremo in grado di usufruire delle tariffe feed-in. Potremo comunque usufruire del bilanciamento energetico secondo i principi del net-metering (vedi pagina successiva).
Cosa significa?
Net-metering (noto anche come net metering): è un metodo di regolamento dei conti da parte di un prosumer con un fornitore di energia elettrica. Nell'ambito di essa è in grado di compensare la differenza tra l'energia raccolta dalla rete (per illuminazione, elettrodomestici e RTV, riscaldamento) e l'energia immessa in essa dall'impianto fotovoltaico ogni sei mesi. Grazie a ciò, la rete elettrica diventa una sorta di accumulo di energia: saremo in grado di utilizzare l'eccesso di elettricità prodotta da un impianto fotovoltaico domestico nei mesi invernali. Tuttavia, questo vale solo per il prezzo dell'elettricità stessa, nessuna tassa di trasmissione.
Tariffe garantite: questo è un prezzo fisso per l'elettricità che viene immessa nella rete elettrica dal proprietario delle microimpianti. Ai sensi della legge sulle fonti energetiche rinnovabili, i prezzi di rivendita dell'elettricità da impianti fotovoltaici dal 01/01/2016 dovevano essere 0,75 / kWh per impianti fino a 3 kWp e per impianti più grandi fino a 10 kWp: 0,65 / kWh. Le tariffe garantite devono essere valide per 15 anni.
Costo impianto fotovoltaico con pompa di calore
Per sfruttare al massimo l'energia elettrica fornita dall'impianto fotovoltaico, vale la pena abbinarlo ad altri sistemi, ad esempio la ventilazione meccanica con recupero di calore, ovvero il recupero o l'installazione di una pompa di calore. Quest'ultima soluzione ha sempre più sostenitori.
Se, durante tale collaborazione, i pannelli fotovoltaici forniscono più elettricità di quanta ne consumano gli elettrodomestici, la pompa di calore si accende automaticamente. A seconda delle esigenze, riscalda la casa o l'acqua di lavaggio o raffredda gli ambienti dell'edificio. Il calore in eccesso può essere immagazzinato in un ulteriore grande serbatoio di accumulo e utilizzato successivamente.
Sul nostro mercato, non molti produttori offrono set di fabbrica già pronti. Molto spesso, gli appaltatori offrono pannelli fotovoltaici da un'azienda e una pompa di calore da un'altra. Indipendentemente dall'opzione selezionata, il sistema richiede la selezione e l'installazione da parte di specialisti. Inoltre, acquistando un dispositivo di riscaldamento con montaggio, pagheremo l'8% di IVA. Di seguito presentiamo le valutazioni dei set offerti dai produttori che offrono sia pompe di calore che pannelli fotovoltaici. Il set è destinato a una nuova casa ben isolata abitata da una famiglia di 4 persone. La casa ha una superficie di 160 m2. La richiesta di calore per il riscaldamento è di 8 kW. Consumo elettrico previsto 4.000 kWh all'anno (illuminazione, elettrodomestici, RTV).
Una valutazione dell'azienda Immergas
1. Selezione dei dispositivi
Pompa di calore - aria AUDAX TOP 12 ERP, COP 3.03 (secondo norma EN 14511 temperatura acqua riscaldamento 45 ° C e temperatura aria esterna 7 ° C, potenza nominale (temperatura mandata 55 ° C) 13,67 kW;
Impianto fotovoltaico - ready Set IMMERPOWER in rete composto da 10 pannelli fotovoltaici IPV250Wp con una potenza totale di 2,5 kWp, inverter, collegamenti a spina, collegamenti presa
2. Prezzi di acquisto approssimativi (catalogo netto)
- 22 372 - pompa di calore aerotermica
- 11952 - set fotovoltaico
3. Costo totale approssimativo di materiali e assemblaggio
- circa 45.000 (netti) - impianto di riscaldamento con pompa di calore aerotermica
- circa 20.000 (netti) - impianti fotovoltaici
4. Produzione di energia dal sistema fotovoltaico - 2722 kWh / anno
5. Consumo di energia proprio - 1207 kWh
6. Energia immessa in rete - 1.515 kWh
Valutazione dell'azienda Stiebel Eltron
1. Selezione dei dispositivi
Pompa di calore - aria, inverter WPL 15 ACS con una capacità di 3,10 / 7,09 kW, con un serbatoio di acqua calda da 300 le un controller,
Impianto fotovoltaico - un set con una potenza di 8,06 kW, composto da 31 celle TEGREON 260P, un inverter, un cavo elettrico solare lungo 100 m, connettore
2. Prezzo di acquisto indicativo (catalogo netto)
- 43.000 - kit pompa di calore aerotermica
- 51.000 - set fotovoltaico
3. Costo totale dei materiali e dell'assemblaggio
- 61600 (netto) - locale caldaia, riscaldamento a pavimento
- 59.000 (netti) - Impianto fotovoltaico con staffe per tetto spiovente
4. Produzione di energia dal sistema fotovoltaico - 8812 kWh / anno
5. Risparmio sui costi dell'elettricità dopo l'installazione del sistema FV
- 3119 / anno *
* I risparmi annuali sui costi di energia elettrica (illuminazione, elettrodomestici ed elettronica nonché funzionamento a pompa di calore) includono la misura netta e il prezzo di vendita del surplus di energia elettrica alla rete 0,18 / kWh
Valutazione dell'azienda Viessmann
1. Selezione dei dispositivi
Pompa di calore - tipo air split Vitocal 222-S, potenza nominale di riscaldamento 5,6 kW (A2 / W35), campo di modulazione della potenza di riscaldamento 1,3-7,7 kW; dispositivo compatto con serbatoio dell'acqua calda sanitaria da 170 l incorporato; dotato di regolatore climatico, riscaldatore con potenza regolabile di 3,6 e 9 kW, con possibilità di collaborazione con recuperatore, con funzione raffrescamento;
Impianto fotovoltaico - Kit in rete da 4 kWp, composto da 16 moduli Vitovolt 300 (255 kWp), inverter, connettori e cavi elettrici, kit di montaggio per tetti in tegole; produzione di energia elettrica presunta: 955 kWh / kWp, energia elettrica annua fornita: 3.820 kWh
2. Prezzi di acquisto approssimativi (catalogo netto)
- 25080 - pompa di calore
- 21 600 - set fotovoltaico
3. Costo totale approssimativo di materiali e assemblaggio
- circa 34.000 * (lordi) - locale caldaia completo di pompa di calore ad aria
- circa 27 700 (lordi) - Impianto fotovoltaico
4. Produzione di energia dal sistema fotovoltaico - 3820 kWh / anno
5. Consumo di elettricità in casa (illuminazione, riscaldamento, elettrodomestici, RTV, pompa di calore) - 8.800 kWh / anno; costo - 5280 / anno (lordo)
6. Il costo dell'elettricità dopo aver utilizzato l'impianto FV - 3600 lordi / anno (compreso il sistema di fatturazione a scambio netto
* La sovvenzione non è inclusa nei costi di investimento
Presupposti aggiuntivi: la casa è stata costruita a Breslavia, temperatura esterna calcolata -18 ° C (II zona climatica), parametri dell'impianto di riscaldamento 35/28 ° C
Ne vale la pena?
La redditività degli investimenti in una pompa di calore e in un impianto fotovoltaico dovrebbe essere sempre affrontata individualmente. Se utilizziamo circa 1500 kWh di elettricità all'anno, le spese totali per il suo consumo non superano i 900 . Quindi l'installazione FV non sarà redditizia. Sarà simile con la pompa di calore. Per chi non ha paura di far funzionare una caldaia a combustibile solido, non è una soluzione allettante a causa dei maggiori costi di acquisto.
Se consumiamo relativamente molta elettricità, e vogliamo avere un riscaldamento domestico esente da manutenzione, anche con la funzione di raffrescarlo nelle giornate calde, allora vale la pena considerare la collaborazione di una pompa di calore e di pannelli fotovoltaici.
Impianto fotovoltaico da 4 kWp - progettato per alimentare illuminazione, elettrodomestici, elettronica e pompe di calore. Il costo totale dell'energia elettrica consumata dalla rete elettrica (regolamento di scambio netto) - 3 360 / anno (lordo). Rispetto all'installazione con una caldaia per riscaldamento, l'utile è di 2760 (lordo) / Fig. stuoia. ed.
Controlliamo sull'esempio di una casa nuova e ben isolata con una superficie di 140 m2, quanta elettricità si può risparmiare e quindi quanti costi di riscaldamento possono essere ridotti in varie varianti di installazione. Partiamo dal presupposto che la casa sia abitata da 4 persone che consumano annualmente 5.200 kWh di elettricità (illuminazione, elettrodomestici, RTV). Ciò significa una spesa di 3.120 / anno (lorda). L'energia termica necessaria per riscaldare la casa e l'acqua di lavaggio è di 11.200 kWh / anno.
Impianto fotovoltaico da 8 kWp - progettato per alimentare illuminazione, elettrodomestici e RTV e pompe di calore. Il costo totale dell'energia elettrica consumata dalla rete elettrica (a scambio netto) - 1800 / anno (lordo). Rispetto all'installazione con caldaia, l'utile è di 4300 (lordo) ./ Fig.: mat. ed.
Se la nostra casa di esempio è riscaldata con una caldaia a gas, le spese annuali per il carburante saranno 3000. L'elettricità costa 3120. Quindi le spese totali sono 6120 (lordo). Nella ricerca del risparmio, sostituiamo la caldaia a gas con una pompa di calore e aggiungiamo un impianto fotovoltaico di potenza nominale di 4 kWp o 8 kWp. Nella prima opzione, rispetto a un tipico sistema di riscaldamento con caldaia a gas, guadagneremo almeno 2.760 all'anno, nella seconda - 4.300.
