L’energia più democratica, quella solare

MUGELLO – Il Laboratorio Ambientale Mugellano continua con la sua opera di informazione e di approfondimento sui temi energetici (articolo qui). Così, dopo aver inquadrato la questione, e affrontato le tematiche dell’eolico (articolo qui) e delle biomasse (articolo qui), oggi è la volta dell’energia solare. E si danno interessanti notizie sui rendimenti dei pannelli fotovoltaici, anche nella nostra zona.

L’energia solare è quella che si potrebbe definire la più “democratica”. Infatti il sole è presente quasi dappertutto, tranne casi particolari come i poli o valli profonde e, al contrario dei generatori eolici, che come abbiamo visto funzionano la meglio in grandi impianti in posizioni ben definite, possono essere dimensionati secondo le specifiche esigenze, perché l’efficienza dei pannelli solari non dipende dalle loro dimensioni e solo poco dalla località (ma abbastanza dall’orientamento). Il solare è quindi il sistema più adatto all’autoproduzione e all’autoconsumo, soprattutto quando si utilizzando i tetti e altre superfici coperte già esistenti, senza ulteriore consumo di suolo.
Utilizzando i mezzi disponibili a tutti in rete è ormai facilissimo dimensionare un impianto solare in base alle proprie esigenze e consumi.
Vediamo innanzi tutto come dimensionare un impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica. Il punto di partenza, sia per un privato che per un’impresa, è stabilire il proprio fabbisogno, facilmente determinabile dalla propria bolletta elettrica dove è riportato il totale annuo e la sua dipendenza stagionale, sia durante il giorno (fascia arancione) che notturno e serale/festivo (fascia blu). Questo è un esempio per una civile abitazione, dove i consumi sono principalmente in fascia blu. Il contrario normalmente avviene per gli uffici, pubblici e privati, per gli esercizi commerciali e le aziende.

Poiché la produzione energia con un impianto solare è ovviamente disponibile solamente durante il giorno, questo porta ad una prima importante considerazione: la priorità per la realizzazione di impianti fotovoltaici deve essere data agli edifici utilizzati prevalentemente di giorno, in modo da renderli energeticamente il più possibile autosufficienti. L’energia prodotta dagli impianti delle abitazioni può costituire una notevole integrazione ai consumi diurni, visto che generalmente la superficie del loro tetti è superiore a quella degli altri edifici, ma questa energia dovrebbe essere restituita alle famiglie in maniera conveniente. Da questo punto di vista l’attuale sistema dello “scambio sul posto” è poco efficiente ed incentivante, perché l’energia in eccesso viene rivenduta ad un prezzo più basso rispetto a quella riacquistata. In altri paesi, come ad esempio la Germania, avviene il contrario.
Una possibile soluzione, recentemente fortemente incentivata con l’ultimo Decreto Energia, è quella delle comunità energetiche, di cui parleremo successivamente anche perché ancora mancano i relativi decreti attuativi. Il concetto è comunque semplice, combinare insieme diversi produttori e consumatori in modo da sfruttare in maniera efficiente l’energia senza sprechi.

Per compensare la mancata produzione notturna del fotovoltaico sono possibili sistemi di accumulo, principalmente con batterie al litio (quelle al piombo utilizzate nei veicoli termici non sono adatte perché non reggono cicli di scarica profonda). Il loro costo è per il momento elevato, ma sostenibile con gli attuali forti incentivi ed a causa del forte aumento del costo dell’energia. La situazione potrebbe inoltre migliorare nel prossimo futuro, quando saranno disponibili grandi quantità di batterie riciclate dai veicoli elettrici, non più utilizzabili per autotrazione ma ancora perfettamente in grado di essere utilizzate per impieghi domestici dove non sono necessarie forti correnti di picco.
Un grande aiuto può anche venire dall’ottimizzazione dei consumi, spostandoli per quanto possibile nelle ore diurne, contrariamente a quanto è conveniente fare attualmente per chi ha una tariffa bioraria con un costo più basso durante la notte. Collegandosi con il sito del proprio gestore elettrico è possibile analizzare anche propri consumi giornalieri ora per ora. Nell’esempio riportato qui sotto, relativo ad una utenza domestica, si vedono dei picchi di consumo serali e notturni dovuti all’uso di elettrodomestici, principalmente lavatrice e lavastoviglie, programmati per lavorare in questo orario. Avendo la disponibilità di elettricità fotovoltaica sarà conveniente spostarli in orario diurno.

Una nota: bisogna prestare attenzione a non confondere i kilowatt (kW) con i kilowattora (kWh), come avviene di frequente anche sui media. I primi misurano la potenza consumata in un istante, i secondi l’energia totale consumata in un’ora. Un semplice esempio per chiarire: una lavatrice assorbe circa 2 kW: supponendo che il lavaggio duri un’ora consumerà 2 kWh. Un frigorifero assorbe solo 100 W (0,1 kW), ma poiché sta acceso in continuazione in un giorno consumerà 2,4 kWh, più di un lavaggio. Per questo è importante controllare il consumo degli apparecchi sempre in funzione, o anche in standby. Alla fine della giornata il loro consumo può superare quello degli apparecchi considerati più energivori. Per chi volesse controllare esistono dei semplici apparecchi, del costo di una decina di euro, che interposti fra la presa e la spina di un elettrodomestico danno l’assorbimento istantaneo e il consumo giornaliero.

Una volta determinata l’energia necessaria è possibile utilizzare strumenti semplici, a disposizione di tutti gratuitamente, per dimensionare un impianto valutarne la produttività in funzione delle sue caratteristiche e posizione. Uno di questi è il Photovoltaic Geographical Information System della Commissione Europea (https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/it/#PVP). Basta inserire la posizione dell’impianto sulla cartina, la potenza di picco totale, quella cioè in pieno sole come riportata nelle caratteristiche del pannello (kWp), e l’orientazione del pannello per ottenere la produttività annua e mensile. Nella figura seguente sono riportati i parametri di calcolo per un tipico impianto casalingo da 3 kWp, corrispondenti ad una superficie di circa 12 m2 usando pannelli ad alta efficienza (22%).

Come si può vedere dai risultati riportati nella figura successiva, un impianto del genere a Borgo San Lorenzo ha una produzione media di 3800 kWh/anno, sufficienti al consumo medio di una famiglia. Il grafico mostra come la produttività sia maggiore in estate (ovviamente), ma che anche in Dicembre, il mese con minore produzione, arriva comunque a quasi 200 kWh, poco meno della metà della produzione in estate. Questi risultati sono ottenuti lasciando ottimizzare al programma l’inclinazione del pannello, che alle nostre latitudini è di circa 35°.

Riguardo all’inclinazione dei pannelli va fatta una considerazione: la conversione in legge del Decreto Energia (Decreto 17/2022, convertito in legge 34/2022 del 28 aprile 2022) ha introdotto una notevole semplificazione nelle procedure per l’istallazione dei pannelli solari sui tatti, anche nei centri storici, però “… ai soli fini dell’installazione di pannelli integrati nelle coperture…”. Questo vuol dire che i pannelli devono avere la stessa inclinazione del tetto, che nelle zone di pianura è intorno ai 10°, lontana da quella ottimale di 35°. Le conseguenze sono riportate nella figura seguente.

Come si vede la produzione annuale (curva nera, con scala a destra) diminuisce in maniera limitata, circa il 10%, ma quella invernale diminuisce molto di più (curva blu, con scala a sinistra), di quasi il 50%, proprio nel periodo in cui c’è maggior richiesta di energia.
Al solito la burocrazia prevale sulla tecnica e le buone pratiche, con buona pace di quei ricercatori e tecnici che si dannano l’anima per aumentare di qualche percento il rendimento dei pannelli…

Laboratorio ambientale Mugello
© Il Filo – Idee e Notizie dal Mugello – Luglio 2022