I pannelli fotovoltaici e il solare termico sono due alternative per produrre energia pulita sfruttando il calore, gratuito, del sole. Inoltre, come previsto dagli obiettivi di sostenibilità per i prossimi anni, per massimizzare lo sfruttamento dell’energia rinnovabile i pannelli solari possono essere facilmente combinati con una seconda soluzione impiantistica che non ricorre a fonti fossili: la pompa di calore.
In questo modo si ottiene la massima riduzione dei consumi e di conseguenza dei costi e il miglior contenimento delle emissioni per ottenere calore, fresco e acqua calda.
La pompa di calore preleva energia da una fonte esterna, come aria, acqua e suolo, e la trasferisce all’interno dell’abitazione, sottoforma di calore, riscaldando un fluido. Per funzionare, l’impianto viene alimentato ad energia elettrica.
Il fluido termoportante del circuito frigorifero entra in contatto con un ambiente esterno, l’aria outdoor, l’acqua di falda o l’energia geotermica del terreno e la temperatura dei fluidi esterni determina il raffreddamento o il riscaldamento del fluido termoportante che poi lo scambia con l’acqua o l’aria all’interno del sistema di climatizzazione e riscaldamento interno all’edificio.
La circolazione del fluido termoportante e del fluido che diffonde caldo o freddo nell’ambiente è attivata dalla corrente elettrica e questa è prodotta dal pannello fotovoltaico, che trasforma la luce solare in elettricità, alimentando la pompa di calore per le funzioni di circolazione e distribuzione dei fluidi.
Si genera così un sistema che sfrutta largamente e in maniera intelligente la capacità delle fonti energetiche rinnovabili di apportare comfort ai nostro ambiente, cogliendo sia le potenzialità dal punto di vista termico sia quelle che consentono la produzione di energia elettrica. Il sistema combinato ha un grande potenziale e un campo di vantaggi estremamente interessante.
Accoppiare un impianto fotovoltaico e un sistema in pompa di calore è un’operazione che somma l’energia termica rinnovabile e l’energia elettrica rinnovabile, coniugandole nella produzione di un comfort massimamente sostenibile. Un obiettivo un tempo ambizioso è diventato oggi alla portata di chiunque si trovi a poter installare delle soluzioni tecnologiche non solo moderatamente costose, ma anche incentivate con varie formule e opportunità.
Il fotovoltaico, grazie allo sfruttamento della radiazione solare, produce energia elettrica, che può essere utilizzata immediatamente o in un momento successivo a quello di produzione, nel caso si disponga di un sistema di accumulo. Nel primo caso, si riducono i consumi energetici della pompa di calore durante le ore diurne, quando il fotovoltaico produce la maggior quantità di energia; nel secondo caso, il consumo di energia può essere distribuito anche durante le ore serali e notturne.
Un’alternativa all’accumulo, è quello di convertire durante le ore diurne l’energia elettrica in energia termica con la pompa di calore, che accumulerà acqua calda in appositi serbatoi. Abbinare il fotovoltaico alla pompa di calore, permette da un lato di massimizzare il consumo dell’energia autoprodotta, riducendo la quota da immettere (e vendere) sulla rete nazionale, dall’altro rende ancora più sostenibile il funzionamento della stessa, che ricorre ad elettricità prodotta in loco in modo totalmente green.
La disposizione di pannelli fotovoltaici è un’operazione soggetta a regole precise determinate dal grado di esposizione ottenibile rispetto alle superfici su cui i pannelli vanno a collocarsi e all’integrabilità del sistema con l’impianto.
La scelta della tipologia di pompa di calore da associare all’impianto fotovoltaico è altrettanto delicata, perché deve tenere conto delle condizioni climatiche stagionali e dell’accessibilità delle risorse di energia termica più stabili come l’acqua o il geotermico che sono però anche più costose e complesse da attivare rispetto all’aria.
A differenza del fotovoltaico, il solare termico sfrutta l’energia del sole per riscaldare un fluido termovettore (come l’acqua o l’aria). Il calore immagazzinato viene usato per la produzione di acqua calda sanitaria e, in alcuni casi, per il riscaldamento domestico. L’abbinamento con i pannelli solari termici può essere realizzato in due modi: con un sistema diretto o con un sistema indiretto.
Nel primo caso, il circuito del pannello solare si integra direttamente con la pompa di calore e il fluido scaldato dal sole nel pannello è lo stesso che verrà usato per riscaldare l’acqua calda sanitaria. Senza il pannello, la pompa consumerebbe energia elettrica per riscaldare il liquido, che così, invece, è già caldo. In sostanza, il fluido evapora nel pannello solare (anziché nell’evaporatore) e l’energia viene indirizzata al condensatore.
Chiaramente l’efficienza e l’efficacia di questo sistema sono influenzate dalla resa del pannello e, quindi, dalle condizioni climatiche.
Dimensionare l’impianto solare può essere complicato e portare a delle contraddizioni, dovute alla forte differenza di produzione dei mesi estivi rispetto a quelli invernali. L’unico modo per arginare il problema del sovradimensionamento è quello di ricorrere ad un compressore a velocità variabile, che si adatti alle variazioni di produzione del pannello.
I sistemi indiretti di integrazione del solare termico con la pompa di calore, invece, separano i due circuiti. Il funzionamento del sistema si basa sullo scambio di calore che avviene tra il fluido riscaldato nel pannello solare (aria o acqua) e il fluido della pompa di calore. Anche in questo caso, quindi, la pompa di calore non ricorre all’energia elettrica per il proprio funzionamento.
Come è chiaro da quanto detto nei paragrafi precedenti, l’abbinamento del fotovoltaico o del solare termico hanno l’obiettivo di massimizzare le prestazioni ottenibili con le pompe di calore. Infatti, il vantaggio principale è proprio quello di ridurre drasticamente il consumo di energia elettrica per il funzionamento della pompa di calore, massimizzando l’autoconsumo di energia rinnovabile prodotta in loco.
Una sorgente di calore gratuita, infatti, come quella naturale abbatte i costi di esercizio del sistema di riscaldamento e raffrescamento, perché rende il sistema indipendente da un elemento alimentato con risorse consumabili a pagamento.
La parte elettrica del sistema, quella che deve garantire il funzionamento dello scambio alla base del principio della pompa di calore, è alimentata dai pannelli fotovoltaici.
I costi iniziali sono facilmente considerabili come costi ammortizzabili in un arco di tempo decisamente rapido, perché il risparmio generato dall’accoppiamento è consistente e costante nel tempo, grazie anche all’evoluzione recente dei pannelli fotovoltaici sempre più performanti e alla loro sempre maggiore durata nel tempo.
Stiamo parlando di un sistema che – oltre a sfruttare sorgenti rinnovabili e gratuite di energia – non ne consuma di impattanti, quali in particolare gli idrocarburi, con una rilevante riduzione dell’impatto ambientale, un beneficio che oggi è apprezzabile in termini generali, ma che potrebbe avere conseguenze importanti in futuro perché gli impegni alla riduzione delle emissioni potrebbero trasformarsi in oneri fiscali per chi continua a produrne.
Installare un impianto con pompa di calore consente di usufruire di diverse tipologie di incentivi come il Superbonus 110%, l’Ecobonus 65%, il Conto Termico 2.0.
I pannelli fotovoltaici sono integrabili nell’ambito delle richieste di incentivazione legate al Superbonus, ma possiedono anche formule di incentivazione specifiche. È infatti possibile beneficiare della detrazione fiscale del 50% delle spese sostenute entro il limite di 96 mila euro di spesa, incentivazione valida sia per i lavori sulle singole unità immobiliari che per la ristrutturazione delle parti comuni degli edifici condominiali. Si ricorda che detrazione per impianti fotovoltaici rientra nelle ristrutturazioni edilizie e non nelle detrazioni per risparmio energetico.
Vale comunque la pena di notare che – nel mondo della casa sempre più full electric – la possibilità di climatizzare e produrre acqua calda sanitaria senza dipendere o dipendendo in minima parte dalla rete elettrica di distribuzione è sicuramente un elemento che pesa consistentemente nelle decisioni di chi valuta questa soluzione.
È così che, queste combinazioni sono spesso indispensabili quando si progettano edifici a energia quasi zero, in cui l’indipendenza energetica è uno dei focus su cui ci si concentra fin dall’ideazione dell’edificio. Oltre ai benefici ambientali, chiaramente ci sono anche quelli economici, dovuti alla riduzione del consumo di energia proveniente dalla rete.
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