Come funziona il fotovoltaico con accumulo?

Un impianto fotovoltaico permette di produrre energia elettrica sfruttando la luce del sole, ma la produzione non sempre coincide con il momento in cui la casa ne ha più bisogno. Nelle ore serali la produzione solare infatti tende a diminuire, proprio quando i consumi di una normale famiglia tendono invece ad aumentare.

È proprio in questo spazio tra produzione e consumo che entra in gioco il sistema di accumulo fotovoltaico!

In generale, le batterie di accumulo permettono di conservare una parte dell’energia prodotta in eccesso durante le ore di sole e renderla disponibile successivamente, aumentando la quota di energia che può essere utilizzata.

Capire come funziona l’impianto fotovoltaico con accumulo significa comprendere come interagiscono pannelli, inverter, batterie, rete elettrica e sistemi di gestione dell’energia. Il risultato è un sistema progettato per coordinare produzione, accumulo e consumi nel corso della giornata. Scopriamo allora di più su questo sistema.

Cos’è un impianto fotovoltaico con accumulo?

Un sistema di accumulo fotovoltaico è un insieme di dispositivi che consente di immagazzinare l’energia elettrica prodotta dall’impianto solare per utilizzarla in un momento successivo.

L’obiettivo principale è aumentare l’autoconsumo (e quindi l’indipendenza dalla rete): invece di utilizzare immediatamente tutta l’energia prodotta oppure immettere in rete quella che non viene consumata, una parte può essere destinata alla batteria di accumulo. In questo modo, quando il fotovoltaico produce meno energia rispetto alla richiesta della casa, il sistema può utilizzare quella precedentemente immagazzinata.

I sistemi di accumulo possono essere configurati in modi differenti a seconda del tipo di impianto, della tecnologia della batteria, della potenza disponibile e delle esigenze dell’utenza. Per questo, è necessario conoscere tutti i componenti principali.

Definizione e componenti principali del sistema di accumulo

La batteria di accumulo è la componente principale dell’accumulo, ma da sola non è sufficiente. Un sistema completo comprende infatti diversi elementi che lavorano insieme.

• Pannelli fotovoltaici: trasformano la radiazione solare in corrente continua. L’energia deve poi essere convertita in corrente alternata attraverso l’inverter per poter alimentare le utenze domestiche.
• Inverter: è come un vero e proprio cervello dell’impianto, deputato a convertire la corrente continua generata dai pannelli o prelevata dalle batterie in corrente alternata, ovvero la corrente idonea ad alimentare le utenze domestiche o industriali. In un impianto con accumulo, ha inoltre il compito di coordinare i flussi energetici tra pannelli, batteria, casa e rete.
• Batterie di accumulo per fotovoltaico: sono dispositivi elettrochimici progettati per conservare la carica elettrica sotto forma di energia chimica per poi rilasciarla come energia elettrica al momento del bisogno.
• Battery Management System (BMS): un circuito elettronico dedicato alla sicurezza e alla gestione della batteria di accumulo, con il compito di monitorare i parametri di funzionamento dell’accumulo e mantenere le celle entro condizioni operative appropriate. Tra le sue funzioni rientrano il monitoraggio dello stato di carica, il controllo delle condizioni elettriche e termiche nonché la gestione delle protezioni. È quindi una parte importante per il corretto funzionamento e la sicurezza del sistema.

Batterie di accumulo: tipologie e tecnologie

Come abbiamo visto, la batteria di accumulo è la componente principale che conserva l’energia per l’utilizzo successivo.

Devono essere valutate non soltanto in base alla capacità nominale espressa in kWh, ma anche considerando potenza disponibile, profondità di scarica, rendimento, numero di cicli, temperatura di funzionamento e garanzia.

Oggi sul mercato è possibile trovare principalmente due tipi di batterie di accumulo domestiche:

• Litio-Ferro-Fosfato (LFP): una delle scelte migliori grazie alla tecnologia standard e sicura. Sono durevoli e pensate per essere caricate e scaricate ogni giorno senza rovinarsi;
• Litio-Nichel-Manganese-Cobalto (NMC): una scelta compatta che corrisponde alla stessa tecnologia usata nelle auto elettriche. Occupa meno spazio ed è più leggera, ma tende a durare un po’ meno anni rispetto alla LFP se usata intensamente ogni giorno.

Qual è la differenza tra fotovoltaico con accumulo e senza?

Un impianto fotovoltaico tradizionale senza batteria di accumulo presenta un limite strutturale: utilizza direttamente l’energia prodotta dai pannelli nel momento in cui viene generata. Se la produzione è superiore al consumo, l’energia in eccesso può essere immessa in rete secondo la configurazione prevista. Tuttavia, se non è sufficiente, l’energia necessaria viene prelevata dalla rete.

Con un impianto dotato di batterie di accumulo fotovoltaico, invece, si spezza questa dipendenza temporale. L’energia che non viene utilizzata immediatamente può infatti essere deviata verso l’accumulatore, conservata e resa disponibile successivamente. Questo permette di sfruttare una maggiore quantità di energia prodotta dal proprio impianto anche nelle ore in cui i pannelli non stanno producendo, soddisfando i carichi domestici a costo zero.

Riassumendo, mentre un impianto senza batterie permette di coprire mediamente tra il 25% e il 35% del fabbisogno energetico annuo totale attraverso l’autoconsumo diretto, un impianto fotovoltaico con accumulo integrato potrebbe portare la percentuale a valori compresi tra il 70% e il 90%.

Il funzionamento dell’impianto fotovoltaico passo dopo passo

Il funzionamento dell’impianto fotovoltaico con accumulo può essere seguito attraverso diverse fasi che si susseguono durante la giornata.

Fase 1: Produzione diurna e autoconsumo

Quando c’è luce solare, i pannelli producono energia. La prima destinazione è normalmente il consumo immediato dell’abitazione o dell’attività. Se in quel momento è in funzione un frigorifero, una pompa di calore, un elettrodomestico o un altro carico elettrico, l’energia può quindi essere utilizzata direttamente per alimentarlo.

Questa è la forma più immediata di autoconsumo fotovoltaico, perché l’energia non deve essere né immagazzinata né acquistata dalla rete.

Fase 2: Accumulo dell’energia in eccesso

Quando la produzione supera il consumo istantaneo, l’energia disponibile può essere indirizzata verso la batteria, conservando l’elettricità non utilizzata nel momento della produzione.

La quantità di energia effettivamente accumulabile dipende dalla capacità della batteria e dal suo stato di carica: una batteria già completamente carica non può ovviamente immagazzinare altra energia!

Fase 3: Utilizzo serale e notturno

Quando il sole diminuisce e il fotovoltaico smette di produrre, il sistema può iniziare a utilizzare l’energia precedentemente accumulata alimentando i consumi serali e notturni, come illuminazione, elettrodomestici, sistemi di climatizzazione o altri dispositivi, fino a quando l’energia disponibile non raggiunge il limite minimo stabilito dal sistema.

Fase 4: Prelievo dalla rete quando necessario

Quando la produzione fotovoltaica e l’energia disponibile nella batteria non sono sufficienti a coprire i consumi, l’abitazione continua a essere alimentata attraverso la rete elettrica, nei sistemi collegati alla rete.

Avere una batteria di accumulo quindi non significa staccarsi del tutto dalla rete elettrica, ma permette di ridurre i prelievi spostando una parte dell’energia prodotta nelle ore di sole verso i momenti di maggiore consumo.

Quali sono le tipologie di impianti fotovoltaici con accumulo?

In generale, il comportamento di un sistema cambia in base al rapporto che mantiene con la rete elettrica.

Differenza tra impianto off-grid e on-grd

• Impianto off-grid (o stand-alone): funziona senza collegamento alla rete elettrica, soprattutto in luoghi isolati o privi di connessione. È pensato per fornire energia in autonomia e richiede un sistema di accumulo adeguato per gestire le ore e i periodi in cui il sole non è disponibile. In questo caso il dimensionamento delle batterie diventa particolarmente importante, perché l’impianto deve riuscire a soddisfare i consumi anche quando la produzione fotovoltaica è assente o insufficiente.
• Impianto on-grid (o grid-connected): è collegato alla rete elettrica. Il fotovoltaico e la batteria lavorano insieme per coprire i consumi, mentre la rete interviene quando l’energia disponibile non è sufficiente. Permette di combinare produzione propria, accumulo e rete senza dover dimensionare il sistema per raggiungere una completa autonomia.

Impianto ibrido con accumulo integrato

In una configurazione ibrida, l’inverter è progettato per gestire direttamente più flussi energetici e può integrare produzione fotovoltaica, batteria, carichi e rete in un unico sistema.

Questa soluzione può semplificare la gestione dell’impianto e offrire maggiore flessibilità, soprattutto quando si desidera iniziare con il fotovoltaico e prevedere un sistema di accumulo già integrato o facilmente espandibile.

Quali sono i vantaggi del fotovoltaico con accumulo?

L’adozione di un impianto fotovoltaico con accumulo porta benefici concreti su quattro direttrici strategiche: economica, energetica, ambientale e di sicurezza.

• Maggiore autoconsumo e indipendenza energetica: il principale vantaggio del sistema di accumulo è la possibilità di utilizzare una quota maggiore dell’energia prodotta dall’impianto.
• Riduzione dei prelievi dalla rete: utilizzare l’energia accumulata nelle ore serali può ridurre la quantità di elettricità prelevata dalla rete. Tuttavia, il risultato dipende da quanto del fabbisogno può essere realmente coperto dalla produzione e dall’energia immagazzinata.
• Maggiore utilizzo dell’energia rinnovabile: come abbiamo già visto, il sistema può contribuire a migliorare l’autoconsumo e quindi ridurre la dipendenza dall’elettricità acquistata dalla rete. Allo stesso tempo, l’impiego del fotovoltaico svolgere un ruolo fondamentale nell’azzeramento delle emissioni indirette di anidride carbonica.
• Maggiore flessibilità nella gestione dei consumi: la batteria rende il sistema più flessibile perché permette di separare, in parte, il momento della produzione da quello del consumo. Questa caratteristica può essere particolarmente utile quando la casa presenta consumi variabili durante la giornata o quando vengono introdotti nuovi carichi elettrici, come una pompa di calore o un veicolo elettrico.

Protezione da blackout e continuità di servizio

È importante distinguere il concetto di accumulo dalla protezione dai blackout: un normale impianto fotovoltaico connesso alla rete non garantisce automaticamente energia durante un’interruzione.

Il vantaggio è che l’accumulo può essere integrato con sistemi progettati per fornire alimentazione anche in caso di interruzione della rete, ma sono necessari dispositivi compatibili e configurazioni specifiche di backup.

Quando conviene installare un sistema di accumulo?

L’accumulo può essere una soluzione ideale quando una parte importante dei consumi avviene nelle ore serali o notturne, quindi quando la produzione fotovoltaica è ridotta o assente.

Pensiamo, per esempio, a una famiglia che durante il giorno lavora o studia fuori casa e concentra molti consumi al rientro. Senza batteria, una quota significativa dell’energia prodotta durante il giorno potrebbe non essere utilizzata direttamente dall’abitazione. Con un sistema di accumulo, invece, una parte di quell’energia può essere conservata e utilizzata in un secondo momento.

In generale, la scelta dell’accumulo è fortemente consigliato in questi casi:

1. famiglie e lavoratori con profilo di consumo serale/notturno: quando i componenti del nucleo familiare trascorrono la giornata fuori casa e concentrano l’utilizzo di elettrodomestici, riscaldamento/raffrescamento e ricarica di veicoli elettrici dopo il tramonto;
2. presenza di pompe di calore e piani ad induzione: gli immobili completamente elettrificati presentano picchi serali importanti per la cottura e il comfort termico. L’accumulo permette di alimentare la pompa di calore anche di notte attingendo al sole del pomeriggio;
3. presenza di veicoli elettrici: ricaricare la propria auto di notte con l’energia solare immagazzinata durante il giorno azzera completamente i costi di mobilità;
4. residenze situate in aree soggette a instabilità della rete: in contesti rurali o periferici dove si verificano micro-interruzioni o blackout prolungati, un sistema con funzione di backup integrato garantisce la continuità operativa dei carichi critici;
5. elevato costo della componente energia in bolletta: in scenari caratterizzati da alta inflazione energetica, ogni kWh autoprodotto e consumato in loco garantisce un notevole risparmio.

I prossimi passi sono con Energit

Scegliere un impianto fotovoltaico con accumulo significa progettare un sistema che sappia produrre, conservare e rendere disponibile l’energia quando serve. Per farlo bene, è necessario partire dai consumi reali, dalla superficie disponibile e dalle caratteristiche dell’edificio, valutando insieme potenza del fotovoltaico, capacità della batteria, inverter e modalità di gestione.

Con Energit, il percorso parte dall’analisi delle esigenze energetiche per individuare la soluzione più adatta all’abitazione o all’azienda. L’obiettivo è valorizzare l’energia prodotta dal sole, aumentare l’autoconsumo e integrare un sistema di accumulo dimensionato sulle reali necessità.

Perché un buon sistema di accumulo non è semplicemente una batteria in più: è il primo passo verso la totale indipendenza energetica della tua abitazione o della tua azienda.