Consulenza fotovoltaico – scelta componenti, progettazione ed ottimizzazione di un impianto domestico

La realizzazione di un impianto fotovoltaico in un abitazione è un operazione apparentemente abbastanza semplice. Quello che fa la differenza fra una buona e una cattiva realizzazione è lo studio della sua progettazione e la relativa ottimizzazione. In questa consulenza Energyhunters ha eseguito presso un privato cittadino una consulenza completa per la realizzazione di un impianto fotovoltaico seguendolo dalla scelta dell’azienda installatrice, alla scelta dei materiali, passando per l’ottimizzazione di alcuni parametri di progettazione.In particolare il team di EH ha seguito i seguenti punti cardine in ordine cronologico:

• Scelta della tipologia e dei criteri di ottimizzazione per l’impianto da realizzare
• Scelta dei componenti migliori per il caso specifico
• Scelta dell’installatore ottimale
• Ottimizzazione dei parametri di progetto
• Stesura conto economico di massima

Vediamo l’esecuzione di questi passaggi nel dettaglio.

Scelta della tipologia e dei criteri di ottimizzazione per l’impianto da realizzare

Lo scenario di riferimento in cui ci siamo mossi è il più classico di tutti: realizzare e ottimizzare un impianto fotovoltaico a servizio di un’abitazione domestica. Ci siamo quindi messi nell’ottica di spostare la visione di impianto anche sulla qualità dei componenti al fine di massimizzare la durata della vita dell’impianto e ridurne al massimo la probabilità di guasto. L’impianto essenzialmente è pensato realizzato per durare e svincolare l’utenza più possibile dai contratti energetici. Come quasi tutti i casi reali in Italia, al momento, sebbene la normativa (dalla delibera del 20/11/2015) preveda la possibilità di installare sistemi di accumulo in parallelo al generatore fotovoltaico, conti alla mano, non è risultato conveniente per il nostro cliente installare le batterie per accumulare energia. Abbiamo già parlato di questo nel nostro articolo sui sistemi di accumulo associati ad impianti fotovoltaici evidenziando come l’aggiunta dei sistemi di accumulo non costituisca, conti alla mano, una convenienza economica rilevante a giustificarne l’impiego (anche a fronte degli aggravi manutentivi e di affidabilità), sostanzialmente prevediamo questi gradi di autoconsumo dell’energia prodotta dall’impianto per l’utente:

Si è optato quindi per un impianto che minimizzi le componenti installate (meno apparati si installano meno si possono guastare) consigliando al cliente di modificare le abitudini (tramite timer o a mano) delle due utenze principali di impianto (lavatrice e lavastoviglie) ottenendo così già un autoconsumo medio almeno del 70% annuo.

Scelta dei componenti migliori per il caso specifico

La scelta dei componenti, sempre in base ai criteri sopra citati è stata quella della massima qualità. Si sono installati i migliori pannelli fotovoltaici presenti sul mercato nell’ottica di realizzare un impianto affidabile e duraturo nel tempo (si prevede una vita utile di almeno 25/30 anni). I singoli pannelli installati hanno le seguenti caratteristiche:

Figura 1 – Un estratto del foglio di calcolo che determina l’indice globale di qualità e comparazione nel programma di Energyhunters. Il pannello in oggetto detiene ad oggi il migliore indice presente sul mercato mondiale

Con questa scelta si punta ad ottenere i seguenti vantaggi:

• Riduzione delle perdite di temperatura del 33% e delle perdite globali del sistema del 20%
• Conseguente riduzione delle temperature di esercizio dei moduli che permettono un’inferiore invecchiamento degli stessi
• Aumento della produzione del 30% dovuto alla qualità dei moduli
• Pochi pannelli installati (10) al fine di minimizzarne la manutenzione, l’ingombro ecc.
• Il tutto a fronte di un aumento dei costi del 25/30% massimo.

L’indice di valutazione è un parametro interno a Energyhunters che valuta la qualità dei moduli e il valore di questi moduli è il più alto rispetto ai moduli fotovoltaici in commercio. Anche per l’inverter si è deciso di optare per una tecnologia di ottima gamma anche se qui oramai il mercato è molto livellato e garantisce comunque rendimenti maggiori del 97%.

Scelta dell’installatore ottimale

Una volta scelti i parametri tecnici che volevamo per il nostri cliente, abbiamo cercato l’installatore che offriva la migliore offerta economica per la nostra richiesta. Ed è qui che molti privati sbagliano: scegliere l’installatore solo in base al prezzo non è conveniente ne dal punto di vista tecnico ne da quello economico. Si dovrebbe, infatti, sempre seguire l’esigenza tecnica (ci sono moltissimi fattori da considerare) e poi trovare il miglior offerente per quello che si sta cercando, in ragione del fatto che gli impianti fotovoltaici possono essere costruiti in molti modi e con molte qualità e tipologie di materiali diverse a seconda dell’esigenza (film sottile, policristallino, quanto orientati? Necessitano di basse perdite di temperatura o non è così influente, si ha spazio a disposizione? Che uso ne viene fatto? Ecc..). È essenziale capire dove si vuole arrivare per scegliere il miglior tipo di impianto.

Ottimizzazione dei parametri di progetto

Abbiamo quindi dato degli input progettuali alla ditta per ottimizzare al meglio le prestazioni dell’impianto, vediamoli in seguito. Orientamento rispetto al SUD Il cliente in questo caso deve realizzare l’impianto su un tetto piano calpestabile; tale tetto ha orientamento naturale 195° circa rispetto al nord geografico (direzione SUD-OVEST). Abbiamo preteso che l’impianto fosse comunque esposto completamente a SUD (180°) anche grazie alla scelta di aver montato pochi pannelli molto potenti dal conseguente relativo ingombro. Esiste inoltre lungo il tetto piano un parapetto in cemento alto 92cm circa. Abbiamo preteso quindi che non ombreggiasse mai il piano dei moduli e imposto una distanza di rispetto di 2,01 m tale per cui il parapetto non ombreggi mai il piano dei moduli durante tutto il corso dell’anno. Inclinazione dei moduli e la distanza fra le file L’altro macro parametro da ottimizzare era l’inclinazione fissa da dare ai moduli. Questa scelta è solo apparentemente semplice poiché, spesso, non solo la radiazione solare totale è da massimizzare ma anche la sua distribuzione lungo i mesi più o meno caldi dell’anno. In definitiva, a parità di irraggiamento massimo cumulato, è consigliabile distribuire più radiazione nei mesi di maggio, giugno e settembre così da avere più produzione nei mesi dove sono minori le perdite per temperatura. Energyhunters possiede gli strumenti per massimizzare al meglio questa scelta, i risultati per il sito esaminato sono stati i seguenti riportati in Figura 2:

Figura 2 – Studio di dettaglio dell’inclinazione ottimale per massimizzare la produzione nella latitudine dove si trova il tetto del cliente

Anche in considerazione del basso coefficiente di temperatura dei moduli risulta la massima produzione di energia per un inclinazione dei moduli di 31° rispetto al piano di calpestio considerato a inclinazione nulla naturale. Naturalmente abbiamo anche indicato alla ditta la distanza minima da tenere fra le file di moduli, quantificabile in 1,10m per non ombreggiarsi mai a vicenda durante tutto il corso dell’anno.

Il conto economico finale

Senza dilungarsi troppo sui dettagli tecnici e finanziari, di seguito vi esponiamo il prospetto che abbiamo proposto al cliente prima ancora di iniziare a pensare alla costruzione dell’impianto; tale prospetto, avendo realizzato l’impianto come desiderato, si è quindi rilevato essere il vero e proprio conto economico dell’impianto.

Figura 3 – Tabella contenente gli indicatori tecnici ed economici dell’impianto realizzato (sintesi di business plan)

Di seguito quindi alcune fotografie dell’impianto così come realizzato:

Figura 4 – L’impianto finito del cliente sul tetto, si nota l’orientamento perfettamente a SUD anche se non in linea con la direzione naturale del tetto

Figura 5 – L’inverter e il vano contatore