Fotovoltaico formato pocket

Utilizzare un mini impianto per alimentare elettrodomestici o computer di casa: non solo è possibile, ma grazie alla riduzione dei costi energetici anche vantaggioso.
Redazione
A cura di “La Redazione”
Pubblicato il 07/09/2013 Aggiornato il 07/09/2013
Fotovoltaico formato pocket

Una delle prime applicazioni domestiche di energia fotovoltaica era la ricarica delle batterie delle calcolatrici. Oggi la tecnologia si è sviluppata ed estesa a molteplici utilizzi, compresi quelli per i quali non è necessario ricorrere a impianti di grandi dimensioni. In un futuro prossimo biciclette e auto elettriche funzioneranno con il fotovoltaico; nel primo caso, potrebbero bastare due moduli, se ben orientati verso il sole.

Per l’illuminazione di giardini, gazebi, box auto, il funzionamento dell’impianto d’irrigazione o l’alimentazione di tosaerba, cancelli elettrici e citofoni si possono installare piccoli sistemi fotovoltaici, in poco tempo e con notevole risparmio di energia. Basta avere a disposizione un balcone, un terrazzo, un terreno o una piccola porzione di tetto. I sistemi principali si distinguono in due categorie, a seconda che possano o meno connettersi alla rete elettrica.

Esistono 2 tipologie

Stand alone o “a isola”

Termini con cui si definiscono impianti non collegati alla rete elettrica nazionale, come avviene normalmente per i “grid connected” (connessi alla rete). Sono autosufficienti e per tale caratteristica s’installano spesso in luoghi dove è difficile che arrivi l’energia elettrica (edifici isolati, campeggi, camper, imbarcazioni, ma anche case di vacanza che si utilizzano per pochi mesi all’anno) oppure in sostituzione di gruppi elettrogeni a gasolio (e perciò inquinanti).

Sistemi con funzione storage

Hanno lo scopo di immagazzinare l’energia prodotta durante il giorno e sfruttarla di sera, di notte o in qualsiasi altro momento, per esempio nelle ore in cui l’elettricità costa di più. Sono connessi alla rete elettrica, che possono quindi utilizzare come riserva.

La valutazione

Per scegliere il tipo di sistema e dimensionare l’impianto bisogna tenere conto di questi fattori:

  1. L’applicazione, cioè i carichi da collegare: luci, tv, radio, elettrodomestici.
  2. Zona di installazione: nelle aree non servite dalla rete (isolate, agricole, di montagna), la soluzione sono gli impianti stand alone.
  3. Periodo di utilizzo: tutto l’anno, week-end o periodi di vacanza.
  4. Tipologia di utenza: in corrente continua o alternata (luci e caricabatterie funzionano con la prima; gli elettrodomestici con la seconda).

I requisiti necessari per mini impianto fotovoltaico

Un mini impianto non presenta grossi problemi per l’installazione e il funzionamento. Ecco gli elementi da considerare.

La superficie necessaria alla posa del modulo fotovoltaico, che dovrà essere preferibilmente esposto a sud, in area libera da ombreggiamenti anche temporanei, con un’inclinazione da definire in base al periodo di utilizzo dell’impianto.
Lo spazio per l’alloggiamento degli altri componenti, che è comunque molto ridotto: i regolatori più piccoli hanno infatti dimensioni di circa 15 x 15 cm per uno spessore di 3 cm, mentre una batteria da 18 Ah (Ampere ora) ha lati di 10-20 cm per circa 5 kg di peso.
Competenza tecnica (per mini impianti del tipo fai da te); in tutti gli altri casi è necessario rivolgersi a un installatore professionista.

Sono Autosufficienti

Si possono avere sistemi a isola efficienti partendo da un unico modulo fotovoltaico di pochi Watt picco (Wp), l’unità di misura della potenza erogata. La scelta di sistemi stand alone è vasta, si parte da kit davvero mini (circa 22 Wp), in grado di alimentare, per esempio, una lampadina da 7 W – 12 Volt per un massimo di 7 ore al giorno, ad altri con maggiori potenzialità.
Per i primi bastano sistemi più semplici, che sfruttano la corrente continua, cioè in bassa tensione (per esempio 12 o 24 Volt) in uscita dai pannelli fotovoltaici.
Ma siccome gli elettrodomestici funzionano a corrente alternata (per esempio 220 Volt), serve un elemento in più: l’inverter. Una differenza non da poco, perché questo apparecchio fa sì che le potenzialità e le prestazioni di questo secondo tipo di impianto siano maggiori.
Seppure si tratti in entrambi i casi di piccoli impianti, la loro tecnologia non è affatto di poco conto. In particolare, sono realizzati in modo da accumulare abbastanza energia per differirne l’utilizzo anche di diverse ore o giorni: non sempre quando splende il sole c’è bisogno di usare un certo elettrodomestico e viceversa.

Che cosa è possibile collegare

A corrente continua

  • lampadine
  • caricabatterie per cellulari e per notebook
  • frigoriferi congelatori televisori per camper e barche
schema impianto fotovoltaico casalingo con Regolatori di carica, moduli fotovoltaici: di differenti dimensioni, Batterie

CON 3 COMPONENTI: 1. Regolatori di carica: servono a stabilizzare l’energia raccolta e a gestirla all’interno del sistema. Ciò avviene sia verso il modulo fotovoltaico sia verso gli apparecchi elettrici. 2. Uno o più moduli fotovoltaici: di differenti dimensioni e con un numero variabile di celle elementari in silicio mono o policristallino e con tensione continua in uscita solitamente di 12 o 24V. Come per gli impianti più grandi e connessi alla rete, devono essere posizionati in modo da beneficiare del maggior irraggiamento solare durante la giornata (sud, o al massimo sud-est o sud-ovest). 3. Batterie: conservano la corrente elettrica fornita dai collettori fotovoltaici, accumulata nelle ore di sufficiente irraggiamento solare, in modo da consentirne l’utilizzo da parte degli apparecchi elettrici anche nelle ore di minor illuminazione solare o di buio. Funzionano in genere a 12V, con capacità dai 18 ai 100 Ah (Ampere ora).

A corrente alternata

  • televisori
  • apparecchi audio-video
  • elettrodomestici
Inverter serve a commutare la corrente continua in uscita dal pannello fotovoltaico in alternata - schema impianto fotovoltaico

O CON 4: 4. Inverter: è il dispositivo che serve a commutare la corrente continua (12 o 24V, in genere), in uscita dal pannello fotovoltaico, in alternata (quella utilizzata dagli elettrodomestici), dunque più alta. In genere, si tratta di 110 o 230 Volt, per impianti fino a qualche kW; 400 Volt per potenze oltre i 5 kW. Tali sistemi (con relativi moduli, batterie, inverter), esistono in varie “taglie” già calcolate in base alle necessità degli utenti.

E se voglio di più

A corrente continua e alternata

  • alimentare apparecchi più potenti (lavatrice, lavastoviglie, aspirapolvere, ecc)
  • ricaricare biciclette e piccole auto elettriche

Questo tipo di mini impianto è in grado di garantire un approvvigionamento sicuro di potenza indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.

Storage e riserva

Sono sistemi costituiti da elementi del tutto simili a quelli degli impianti stand alone. La differenza sta nel fatto che possono essere collegati alla rete elettrica, che utilizzano appunto come riserva.

In alcun modo, tuttavia, l’impianto fotovoltaico cede o prende energia dalla rete.
Con il termine storage, invece, si intende che l’energia solare prodotta durante il giorno viene immagazzinata nelle batterie dell’impianto per essere sfruttata in un momento differente.
Il collegamento alla rete avviene automaticamente, in tutti i casi in cui le batterie non siano sufficienti ad alimentare i vari carichi.
Esistono anche sotto forma di kit “plug-and-play” (letteralmente: collega e usa).

Kit pronti all’uso: come funzionano

schema moduli fotovoltaici, case, rete elettrica nazionale

1. Moduli fotovoltaici: come nei sistemi a isola, non sono collegati alla rete, cui non cedono l’energia prodotta. 2. Case: elemento principale di questi sistemi, è una specie di armadio metallico che raggruppa all’interno regolatori di carica, inverter e vano batterie, più schede elettroniche ed elettriche. Dall’esterno sono visibili solo le prese di collegamento alla rete e i vari spinotti per il collegamento agli apparecchi elettrici ed elettronici di casa. 3. Rete elettrica nazionale: ogni volta in cui l’energia accumulata nelle batterie viene consumata prima del previsto, il collegamento alla rete elettrica nazionale avviene automaticamente.

 

 

Quanto costa

Soluzione base con cui è possibile alimentare luci, radio, tv, ventilatore e un piccolo frigorifero.

Comprende:

modulo da 245 Wp,

regolatore di carica,

inverter da 1 kwp,

batteria AGM da 12V

Con un’autonomia di un giorno, costo di listino: 1.340 euro

Con autonomia di 2 giorni, costo di listino: 1.620 euro

 

Utilizzi e consumi

Prendiamo per esempio un impianto stand alone. Un kit con potenza di 1 kWp di moduli installati produrrà all’anno 1.200 kWh (energia max disponibile). Al giorno saranno 3,2 kWh (1.200 kWh/365 giorni = 3,2 kWh).

Vediamo ora i consumi: quelli di un piccolo frigorifero sono di un minimo di 480 Wh al giorno; quindi con 3,2 kWh, pari a 3.200 Wh, se ne potrebbero potenzialmente tenere accesi 6.
Il calcolo è solo approssimativo: in realtà l’energia prodotta andrà distribuita durante l’arco dell’anno, a seconda dell’insolazione e della posizione degli impianti.
Se invece si considera un frigo da 230 litri, il consumo sarà di circa 300 Kwh annui (circa 800 Wh al giorno); in questo caso si parlerebbe di 4 frigorifieri accesi per una media di 8/24 h.

Si ringraziano per la collaborazione gli ingegneri Federico Turcoliveri e Marco Boschello dell’azienda Solon ed Emanuele Gualazzi di Enerpoint.

A costo zero

Basta orientarli bene verso il sole nelle ore diurne: così, piccoli e grandi apparecchi vengono alimentati e ricaricati senza consumare energia.

  • Progettata per utilizzo in esterni, la lampada Sky di Luceplan in alluminio e policarbonato con grado di protezione IP65 è disponibile nella versione led con celle fotovoltaiche e batterie ricaricabili, senza cavi elettrici, oppure led ad alta efficienza con alimentatore elettronico. È alta 70 cm. Prezzo 475 euro. www.luceplan.it
  • La lampada da tavolo in alluminio e plastica (Ø 13,5 cm) Sunnan di Ikea dispone di un piccolo pannello posto alla base che cattura l’energia solare di giorno per utilizzarla di sera. Ha un’autonomia di circa 4 ore. Prezzo 11,99 euro. www.ikea.it
  • Grazie a due moduli fotovoltaici, la borsa Faction di SunnyBag converte la luce del sole in energia elettrica che immagazzina all’interno di una batteria. È in grado di ricaricare cellulare, iPhone, lettore Mp3 e altre tipologie di dispositivi elettrici portatili. I moduli sono resistenti agli urti e all’acqua. Prezzo 229 euro. www.sunnybag.it
  • Basta staccare il pannello incorporato e dirigerlo verso la luce durante il giorno: la sveglia +ECO RM336PES di Oregon Scientific accumula così l’energia necessaria al suo funzionamento. Dotata di sensore di luminosità e di proiettore a soffitto: prezzo 49,90 euro. www.oregonscientific.it
  • Il lettore Mp3 con funzionamento solare SunBeat di Kiwie Jewel consente di ricaricare la batteria anche mentre lo si sta utilizzando, semplicemente rivolgendo il pannello solare ad alto rendimento verso la luce. Ha memoria integrata di 2 Gb. Prezzo 70 euro. www.kiwie.eu
  • Il barbecue Barbecue di Biogrì cuoce le pietanze grazie alla luce del sole riflessa da una lastra, raggiungendo temperature di oltre 200 °C. La piastra riflettente ruota, orientandosi indipendentemente verso il sole, in modo da ottenere il perfetto allineamento. Richiudibile e trasportabile, ha struttura in alluminio anodizzato e legno naturale. Prezzo 180 euro. www.biogri.com
  • Di tipo tecnico-scientifico, la calcolatrice evoluta FX-991ES Plus di Casio è alimentata a energia solare con batteria di riserva. Per facilitarne la comprensione, il display visualizza frazioni, radici quadrate e altre espressioni come nei libri di testo. Prezzo 25,49 euro. www.casi-europe.com/it/

 

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