Impianto fotovoltaico stand alone: costi e dimensionamento suggerito

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L’impianto fotovoltaico di tipo stand alone è il sistema di approvvigionamento di energia solare che porta all’estremo significato il concetto di autoconsumo. Nel fotovoltaico stand alone, infatti, anche conosciuto come impianto ad isola o impianto off­ grid, l’impianto è completamente indipendente dalla rete di distribuzione elettrica, non presentando alcun collegamento con essa.

Impianto fotovoltaico stand alone con sistemi di accumulo

Per assicurare la completa indipendenza dell’impianto, ovviamente, il sistema fotovoltaico ad isola ha bisogno di batterie nelle quali accumulare l’energia prodotta in eccesso durante la giornata, quella cioè che non viene consumata nel momento stesso in cui viene prodotta.
Durante le ore di esposizione solare, quindi, l’energia che non viene consumata viene immessa nei sistemi di accumulo e potrà essere utilizzata nelle ore serali e notturne.

In questo modo, l’impianto diventa interamente autosufficiente.

Quando conviene installare un impianto ad isola

L’impianto stand alone così concepito viene principalmente utilizzato per alimentare le utenze che si trovano in posizione relativamente isolata, come un rifugio di montagna o una casa di campagna. In questo tipo di utenze, infatti, l’allacciamento alla rete elettrica pubblica potrebbe risultare impossibile o eccessivamente dispendioso e l’impianto ad isola rappresenta un’opzione assolutamente efficiente, economica ed ecologica.
Anche in ambito urbano l’impianto ad isola può tranquillamente trovare applicazione, sebbene sia consigliabile un’accurata analisi dei costi. Infatti, in un contesto simile potrebbe risultare conveniente un impianto di tipo ibrido, che preveda l’utilizzo di un sistema di accumulo senza, però, rinunciare all’allacciamento alla rete elettrica. In questo modo, l’energia accumulata nelle batterie coprirebbe soltanto una parte del fabbisogno serale e notturno, mentre il resto dell’energia elettrica sarebbe fornito all’utente direttamente dalla rete elettrica.
Infine, uno degli ambiti in cui vengono primariamente utilizzati sistemi fotovoltaici stand alone è rappresentato dai mezzi di trasporto “abitabili”, come camper e barche, per alimentare piccoli elettrodomestici o apparecchiature di bordo.

Struttura dell’impianto off­grid

Fotovoltaico stand alone schema

Dal punto di vista strutturale, l’impianto fotovoltaico off­grid si presenta relativamente semplice. Il sistema di pannelli viene solitamente sistemato sul tetto, con orientamento a sud e con l’inclinazione (“tilt”) più opportuna, da individuare assieme all’installatore, per sfruttare il più possibile l’irradiazione solare.
A valle del campo di pannelli trova posto il regolatore di carica che stabilizza l’energia ed invia la corrente prodotta dai pannelli alternativamente verso le batterie di accumulo o in direzione dell’inverter. Quest’ultimo è l’indispensabile apparecchio che commuta la corrente continua prodotta dall’impianto in corrente alternata, per consentire l’utilizzo di elettrodomestici, lampadine, etc.

Va detto che nei piccoli impianti tipici di camper e imbarcazioni è molto facile trovare sistemi privi di inverter, poiché le apparecchiature presenti a bordo utilizzano direttamente la corrente continua. In questi casi viene conseguito un ulteriore risparmio, poiché si evita l’acquisto dell’inverter.

Convenienza dell’impianto stand alone

Un’analisi sulla convenienza dell’impianto stand alone deve necessariamente tenere in conto il costo dei sistemi di accumulo, che come abbiamo visto sono indispensabili in questo tipo di impianto.
Per quanto le batterie consentano di sfruttare l’energia solare anche nelle ore notturne, completando idealmente il disegno di indipendenza dalla rete elettrica, l’attuale costo di mercato dei sistemi di accumulo rappresenta una voce piuttosto onerosa, dal punto di vista dell’investimento iniziale, che spesso fa tentennare chi ne sta valutando l’acquisto.
Al proposito, va ricordato che approfonditi studi da parte di esperti consulenti nel settore delle energie rinnovabili lasciano intendere che nei prossimi anni il costo delle batterie agli ioni di litio per sistemi fotovoltaici subirà una drastica riduzione.

Nel frattempo, però, la soluzione più opportuna per valutare se convenga o meno installare un impianto fotovoltaico di tipo stand alone è quello di individuarne il giusto dimensionamento e successivamente valutarne il prezzo in relazione al budget che ci si è prefissi.

Impianto fotovoltaico stand alone: costi e dimensionamento

Per quanto riguarda il numero di pannelli necessari, questo dato sarà consigliato dall’installatore a seguito di un opportuno sopralluogo. Quanto ai sistemi di accumulo, come sappiamo, per calcolare il corretto dimensionamento delle batterie da installare, è sufficiente stilare una previsione di massima sul proprio fabbisogno energetico serale.
A tale scopo, è necessario individuare quali elettrodomestici e lampadine verranno utilizzati nelle ore serali e il loro tempo di utilizzo. In base al consumo in Watt di ciascuno degli apparecchi utilizzati, con una semplice moltiplicazione si otterrà il proprio fabbisogno misurato in Wattora. Infine, dividendo tale valore per il voltaggio delle batterie prescelte (solitamente pari a 12 o 24 Volt), si individua la capacità di accumulo necessaria ad alimentare un impianto che soddisfi il proprio bisogno di energia.

Tale capacità viene espressa in Amperora (Ah) che rappresenta il parametro richiesto. Supponendo che si necessiti di un sistema di accumulo di capacità totale che garantisca 300 Ah, è sufficiente visionare il prezzo di una simile batteria e verificarne la rispondenza con il budget di partenza, per accertare l’economicità dell’intera operazione.

Va ricordato che le batterie vanno scelte con una capacità maggiore rispetto a quella risultante dal calcolo sopra esemplificato, poiché nel normale ciclo di funzionamento esse non devono mai essere scaricate fino in fondo. Tornando all’esempio precedente, per un fabbisogno di 200 Ah è più opportuno scegliere delle batterie agli ioni di litio con capacità di almeno 350 Ah, il cui costo attualmente si aggira intorno ai 2.000,00 €, ma può variare anche sensibilmente in relazione alla qualità della batteria scelta.

Utilizzi dell’impianto fotovoltaico con sistemi di accumulo

In definitiva, l’impianto stand alone rappresenta la scelta perfetta in condizioni di effettivo isolamento nella posizione dell’immobile di riferimento (baita, rifugio, casa in campagna, camper), ma può avere anche diverse altre ottime applicazioni, come nel caso dei lampioni dell’illuminazione pubblica o della realizzazione di impianti in territori disagiati o in Paesi in via di sviluppo.

In ambito urbano, come evidenziato, è consigliabile operare un raffronto preventivo tra i costi che comporterebbe un impianto off­grid e quelli richiesti da un impianto con fotovoltaico con contestuale allacciamento alla rete elettrica.

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