Impianto fotovoltaico fai da te.

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L’impiego dell’impianto fotovoltaico per produrre energia pulita è per molti ancora qualcosa di astratto e abbastanza lontano dalla reale applicazione pratica, soprattutto per quanto concerne l’uso domestico. Questo è dovuto, non solo alle difficoltà tecniche per porre in opera un impianto di questo genere, ma anche perché non è facile farsi un idea precisa sui costi e sui vantaggi derivanti dal suo utilizzo.

In questo post ho voluto mettere in evidenza proprio il rapporto costi e benefici usando come pretesto la realizzazione di un piccolo impianto fotovoltaico fai da te.

Vorrei precisare che ciò che leggerete in questo post è solo una suggestione, indicazioni teoriche semplificate il cui scopo è quello di far comprendere i costi e i benefici di un impianto fotovoltaico casalingo. La realizzazione di un qualsiasi impianto fotovoltaico, per non commettere spiacevoli errori, è subordinata alla conoscenza di fondamentali di base. Chi volesse materialmente realizzare un impianto fai da te dovrà necessariamente approfondire gli aspetti tecnici altrove, per cui non mi assumo alcuna responsabilità per eventuali danni causati a cose o persone derivanti dalla applicazione delle informazioni rilasciate con questo articolo, tanto meno dei link in esso presenti.

Tipologia d’impianti fotovoltaici.

Prima di parlare degli elementi necessari per costruire un impianto fotovoltaico fai da te, vorrei fare una distinzione tra i due tipi di impianto esistenti.

  • Uno di questi è definito grid connected, perché connesso alla rete elettrica. Ciò significa che l’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici è immessa nella rete del fornitore di energia elettrica, che rimane comunque l’ente erogante.
  • Invece, il tipo definito stand alone, è un impianto isolato dalla rete. In questo caso l’energia prodotta viene accumulata in apposite batterie per essere destinata all’autoconsumo.
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Con un impianto stand alone è possibile rendere l’abitazione completamente indipendente dalla rete elettrica nazionale, ma questo a patto che sia costruito e dimensionato per produrre l’energia necessaria.

Si può però optare per un’indipendenza parziale dalla rete, dividendo l’impianto elettrico di casa in due sezioni: una, per esempio dove collegare i grandi elettrodomestici, alimentata dalla rete elettrica e l’altra parte dell’impianto, alimentata dai pannelli fotovoltaici, destinata alla sola illuminazione domestica.

Questo tipo d’impianto ben si presta per una realizzazione fai da te ed è quello che vi propongo qui!

Impianto fotovoltaico fai da te.

Vediamo adesso quali sono gli elementi che compongono un impianto fotovoltaico:

  • il pannello fotovoltaico, l’elemento che produce energia elettrica grazie all’irraggiamento solare.
  • la batteria, il componente necessario per accumulare la corrente prodotta dal pannello fotovoltaico .
  • il regolatore di carica, un congegno posto tra la batteria ed il pannello fotovoltaico necessario per interrompere il flusso di corrente di ricarica una volta che la batteria è completamente carica.
  • l’inverter, un apparecchio che si occupa di trasformare la corrente continua a 12 v, prodotta dal pannello fotovoltaico, in corrente alternata innalzata alla tensione di 220v. Corrente con la quale funzionano i dispositivi elettrici domestici.

Dimensionamento dell’impianto.

Per realizzare un impianto fotovoltaico è fondamentale dimensionare correttamente gli elementi che lo costituiscono e specificamente:

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    la potenza del pannello fotovoltaico;

  • la capacità della batteria.

Per dimensionare correttamente la potenza del pannello fotovoltaico e stabilire quanto grande deve essere la capacità della batteria, è indispensabile determinare con precisione il fabbisogno energetico giornaliero che si intende soddisfare. Cioè la potenza che verrà impiegata per accendere le luci per il tempo che le terremo accese.

Calcolo delle potenza impiegata.

Per calcolare la potenza che verrà impiegata si devono sommare i watt delle varie lampade connesse all’impianto. Questo va fatto indipendentemente dalla tensione della corrente che le alimenta. Una lampadina da 20 W, alimentata con corrente alternata a 220V, consuma 20 W per ogni ora di funzionamento (20 Wh), se accendete una seconda lampada da 20W, ma alimentata a 12V, il consumo totale sarà comunque di 40 Wh.

 

Per ottimizzare l’impianto ed evitare inutili sprechi, potreste calcolare la giusta quantità di luce necessaria per ogni stanza, ricorrendo ai valori di illuminamento consigliati che trovate in questa pagina. In oltre è bene illuminare le stanze dell’abitazione con delle lampade LED, cosa conveniente visto che la richiesta di energia è piuttosto ridotta rispetto alle lampade con altre tecnologie.

Calcolo del fabbisogno energetico giornaliero.

Per calcolare il fabbisogno energetico giornaliero non basta sommare i watt delle lampade di ogni stanza, ma anche dividere la somma della potenze delle lampade per le ore che le terremo accese durante la giornata. Così otterremo il fabbisogno di potenza, misurato in wattora (Wh). Vi consiglio di basarvi sulla vostra esperienza quotidiana per ipotizzare dei tempi di accensione per ogni singola stanza veritieri.

Ipotizziamo d’avere per la nostra abitazione questi valori:

ambiente potenza tempo di accensione Wh

Cucina = 3640 lm

(mq 10 x 350 lx)

48 W

(lampade LED)

2 h

(2 h la sera)

96 Wh

(48 W x 3 h)

Soggiorno = 4000 lm

(mq 20 x 200 lx)

53 W

(lampade LED)

4 h

(4 h la sera)

212 Wh

(53 W x 5 h)

Camera da letto = 2400 lm

(mq 16 x 150 lx)

39 W

(lampade LED)

2 h

(1 h la mattina + 1 h la sera)

78 Wh

(39 W x 2 h)

Cameretta = 2400 lm

(mq 16 x 150 lx)

39 W

(lampade LED)

3 h

(1 h la mattina + 2 h la sera)

117 Wh

(39 W x 4 h)

Bagno = 1600 lm

(mq 5 x 320 lx)

52 W

(lampade LED)

2 h

(1 h la mattina + 1 h la sera)

104 Wh

(52 W x 2 h)

Disimpegni = 900 lm

(mq 6 x 150 lx)

16 W

(lampade LED)

1 h

(1 h la sera)

16 Wh

(16 W x 1 h)

totali

Wh 623

I valori segnati in questo esempio sono deduzioni personali, potenze impiegate e tempi di esercizio sono da valutare a secondo dei casi.

I lumen che occorrono per dare sufficiente luce ad ogni singola stanza sono calcolati moltiplicando i lux consigliati per ogni stanza, con i metriquadri della loro superficie, in questo esempio sono utilizzati dei valori medi per semplificare l’esposizione.

Il lumen non è un valore che può essere convertito in watt in modo preciso, poiché la potenza assorbita da una lampada per produrre una data quantità di luce dipende dalla tecnologia della lampada stessa e dalla qualità dei materiali con i quali essa è realizzata. Facendo riferimento alle tabelle di conversione generiche, si può indicativamente stabilire i watt necessari per illuminare ogni stanza con delle lampade LED.

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Il fabbisogno giornaliero calcolato nell’esempio preso in considerazione è di 623 Wh. É bene però calcolare la possibilità di un surplus di energia per gli eventi eccezionali e per i giorni di maggior consumo aumentando questo valore di almeno il 25% in più. Quindi possiamo considerare un valore ottimale quello di 780 Wh.

La batteria di adeguata capacità.

Nell’impianto fotovoltaico il pannello fotovoltaico esposto all’irraggiamento solare carica la batteria. Quindi il pannello dovrà essere in grado di erogare una potenza adeguata alla effettiva ricarica della batteria. Tenuto conto che la carica della batteria si compie in circa 8 ore di luce solare, il pannello dovrà erogare un numero di Watt costanti nell’arco di questo tempo. Ciò significa che il pannello deve erogare circa 100 W costantemente per ricaricare la batteria in 8 ore. Il dato si ottiene dividendo la potenza della batteria (780 Wh) per il tempo di ricarica (8 h).

La capacità della batteria dovrà fornire energia all’impianto pari almeno a quella necessaria per il fabbisogno giornaliero (780 Wh). Per conoscere la capacità della batteria da acquistare basta dividere il fabbisogno giornaliero per i volt della batteria, nel caso nostro: 780 Wh / 12 v = 65 Ah.

Il pannello fotovoltaico adatto.

Nel progetto di un impianto fotovoltaico il pannello solare deve essere dimensionato in modo da risultare in grado di fornire l’energia richiesta (i nostri 780 Wh). Se consideriamo che il funzionamento del pannello solare è concentrato in solo 8 ore di sole durante la giornata, la potenza che dovrà erogare sarà di 97,5 W.

Potenza pannello solare: 780 Wh / 8 h = 97,5 W (fabbisogno energetico di luce / ore di sole)

Dimensionamento dell’inverter.

Infine, il progetto dell’impianto fotovoltaico fai da te per la sola l’illuminazione di casa, necessita di un inverter. Questo potrebbe essere non necessario se si utilizzano delle lampadine a 12 Volt, diversamente, usando le normali lampadine a 220 Volt, l’inverter occorre prevederlo e dimensionarlo ad un valore almeno pari al carico istantaneo. Questo, espresso in Watt, è dato dalla somma delle potenze di tutte le lampadine di casa. Nel nostro esempio il carico instantaneo è di 247 W.

Cosa occorre per il nostro impianto fotovoltaico fai da te?

Continuando con l’esempio preso in considerazione avremo un impianto costituito da:

Un pannello solare di 100 W misura circa 100 × 70 cm e si può installare su un qualsiasi balcone con orientamento a Sud. Oltre il giusto orientamento è importante rispettare l’inclinazione di 30 gradi del pannello.

L’impianto, finalizzato alla sola illuminazione casalinga, prevede un intervento sull’impianto elettrico per isolare il circuito dell’illuminazione dal resto dell’impianto che rimarrà alimentato dall’energia di rete.

Costi e benefici.

Si può anche acquistare un kit da 100W già pronto, da completare con una batteria da 65 Ah e un inverter adeguato.

La spesa complessiva si aggira intorno ai 300 euro compreso di cavi e poco altro. Spesa ammortizzabile in poco più di cinque anni, dopo i quali avremo la nostra energia pulita a costo zero.

Tenuto conto che il costo medio dell’energia in bolletta è di circa 0,20 € / kWh, se moltiplichiamo i 0,8 kWh giornalieri consumati per questo costo otteniamo una spesa giornaliera di € 0,16 per accendere le luci di casa. Per 365 giorni otteniamo un costo annuale di € 58,40.

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