Oggi:

2020-12-05 16:26

Il Rimbalzo

FOTOVOLTAICO NELLE APPLICAZIONI RESIDENZIALI

di: 
Giuseppe Tomassetti

L’evoluzione dei consumi, particolarmente quelli del residenziale, è argomento da studiare con attenzione per indirizzare correttamente il settore energetico del prossimo decennio. L’autore, direttore di Gestione Energia, la rivista di FIRE, ha sviluppato per noi un suo recente editoriale che analizza le caratteristiche dell’autoconsumo e rileva le carenze dei Piani UE e nazionali nel considerare il raffrescamento estivo.

Le attività di controllo dei cambiamenti climatici mediante la riduzione delle emissioni climalteranti derivanti dagli impieghi di energia, si basano su due diversi indirizzi:

  • la promozione dell’eliminazione degli sprechi e dell’aumento dell’efficienza, in modo da mantenere i livelli di qualità di vita e di disponibilità di beni, con minori prelievi di fonti energetiche dall’ecosistema;
  • la promozione dell’utilizzo delle fonti rinnovabili di elettricità (idro, solare, vento) e di calore (biomasse, calore ambientale, rifiuti);

Gli obbiettivi da raggiungere sono fissati dai governi dei paesi della UE in modo separato per i due indirizzi, così come sono differenti le modalità di verifica e di monitoraggio. Le varie iniziative delle imprese e delle famiglie si situano spesso a cavallo dei due indirizzi, in modo integrato, tenendo conto sia degli incentivi sia della fiscalità.  Con le sue regole, il fisco penalizza diversamente le diverse applicazioni, in particolare l’utilizzo diretto dei combustibili fossili è più gravato rispetto all’impiego degli stessi combustibili per generare elettricità.

Il PNIEC prevede per il prossimo decennio di triplicare la produzione nazionale di elettricità da fonte solare, grazie anche ad una diminuzione di costo delle apparecchiature. La maggior parte degli impianti esistenti, realizzati all’inizio del decennio scorso e rientrati nei vari conti energia, ricevono un incentivo sulla produzione, pagato prevalentemente dei consumatori del settore civile, cedendo alla rete il surplus rispetto all’autoconsumo. Attualmente l’insieme dei consumatori con impianti inferiori ai 20 kW che partecipano allo scambio sul posto (scambio su base economica non su base energetica) autoconsuma circa il 22% dell’elettricità generata; gli impianti per ogni kWh generato ricevono un incentivo attorno ai 25-30 c€, il surplus ceduto alla rete è pagato al prezzo di borsa attorno a 5 c€, i kWh acquistati costano (per consumatori domestici) attorno ai 15-20 c€. Gli impianti realizzati successivamente non hanno automaticamente incentivi garantiti sulla produzione, grazie alla riduzione dei costi si propongono di operare nel mercato con alcune protezioni.

L’elettricità solare da piccoli impianti nelle residenze avrà bassi costi, ma anche basso valore di mercato, almeno per le ore diurne d’aprile a settembre; questa situazione si è già verificata quest’anno, in alcuni giorni dei fine settimana estivi. Rimarrà solo l’interesse per l’autoconsumo; questa elettricità non è garantita ma non è gravata né da oneri di sistema, né da accisa, né da IVA, quindi è a costo marginale zero. D’altra parte, esiste già nelle utenze residenziali un potenziale fabbisogno non soddisfatto di elettricità nei mesi estivi: il raffrescamento. Rilievi su un singolo impianto, un edificio che ha subito una ristrutturazione pesante (cappotto, infissi, ventilazione meccanica con recupero, pompa di calore reversibile, cucina ad induzione, oltre al fotovoltaico), mostrano che l‘autoconsumo della produzione fotovoltaica può superare il 42%.

Il raffrescamento degli ambienti mediante condizionatori dedicati, onnipresente negli edifici degli uffici, del commercio e della sanità, è ormai pronto alla conquista del settore residenziale, il cambiamento del clima produce estati sempre più calde, i costi ed il rumore dei condizionatori si sono ridotti, l‘installazione è rapidissima, l’estetica delle facciate interessa meno, non c’è più la chiusura di totale di agosto, gli anziani preferiscono restare a casa al fresco. Il matrimonio fra fotovoltaico e condizionamento appare una scelta logica ed inarrestabile.

I rilievi effettuati nell’edificio ristrutturato indicano che nei mesi estivi la generazione PV, del tradizionale impianto da 2,5 kW, nelle ore centrali è esuberante il fabbisogno giornaliero e potrebbe potenzialmente coprire anche i consumi serali di raffrescamento (fa caldo fino alle 18-20) e notturni di illuminazione. Se le batterie riusciranno in pochi anni a mantenere le promesse di dimezzare i costi, l’edificio potrà, con 6-8 kWh di accumulo, portare il suo autoconsumo attorno al 60%. Nelle mezze stagioni, con limitata domanda di condizionamento, la produzione PV sarà esuberante e continuerà ad andare in rete. Nei mesi invernali da novembre a marzo la fornitura PV risulta molto ridotta rispetto alla domanda elettrica dell’edificio, anche per la presenza della pompa di calore e la domanda andrà verso la rete; non è neanche potenzialmente ipotizzabile, per motivi di ingombro, usare le batterie elettriche per l’accumulo stagionale, la risposta è affidata ai combustibili sintetici della filiera (tutta da fare) del vettore idrogeno, del Power to Gas o P2G!

Il risultato del diffondersi del condizionamento estivo tramite fotovoltaico sarà quello di un forte rimbalzo nei consumi; aumenterà la percentuale di elettricità rinnovabile ma servirà anche per coprire questi nuovi fabbisogni, contribuendo solo in parte alla sostituzione dei consumi preesistenti da fonti fossili. Questo è un aspetto alla progressiva sostituzione delle fonti termiche con l’elettricità sia per la cucina, per l’acqua sanitaria che per il confort termico. Certamente installando sistemi di condizionamento reversibili che funzioneranno come pompa di calore d’inverno, si potrà coprire col fotovoltaico, specie ad ottobre, marzo ed aprile, parte dei bisogni di riscaldamento; in questi mesi l’intervento potrà essere considerato nel filone dell’efficienza, con “produzione” di calore aeraulico, da contabilizzare come rinnovabile. Da dicembre a febbraio il contributo del fotovoltaico è limitato e il confort dell’edificio dovrà, come si vede già nelle prime realizzazioni, forzatamente poter contare sulla fornitura dalla rete.

Si osserva che il tema del raffrescamento è stato finora trascurato nei programmi europei. In Italia, come nelle altre aree del mediterraneo, siamo abituati ad avere gli edifici che respirano, specie in estate, coll’esterno, grazie a terrazzi o giardini, dai quali si entra e si esce di continuo, in genere separati da tende non da chiusure rigide; l’edificio sigillato con ventilazione meccanica, come previsto dagli edifici Near Zero Energy Building, i NZEB, è piuttosto lontano dalla nostra cultura dell’abitazione e richiama l’ufficio, dove il verde è per status non per essere usato ed abitato.

L’attenzione della UE, negli obiettivi e nelle normative, è generalmente concentrata sui consumi energetici più rilevanti, quelli dell’inverno nei paesi dell’Europa centrale, e ha trascurato il raffrescamento estivo, anche per quanto riguarda la conoscenza statistica. Gli attestati delle prestazioni degli edifici, oggi richiesti dalle normative per la progettazione e gli incentivi, riguardano esclusivamente il riscaldamento invernale; le fonti rinnovabili considerate, il calore della legna e il calore aeraulico prelevato dalle pompe di calore, sono quelle destinate ai consumi invernali. Queste fonti, nel passato ignorate, sono stati essenziali per rispettare gli impegni 20/20/20 della UE per il decennio scorso; sono invece ancora ignorate le fonti rinnovabili usate per il condizionamento estivo come sorgenti di freddo, quali l’acqua delle falde o il terreno; sono stati incentivati i sistemi di ombreggiatura che sono rientrati negli interventi di efficienza.

Il PNIEC, preparato per indirizzare il settore energetico nel prossimo decennio, promuove la diffusione del fotovoltaico nelle residenze ma ignora del tutto il raffrescamento, non sono stati definiti i gradi giorno estivi e i relativi fabbisogni; il condizionatore è visto come uno dei tanti elettrodomestici presenti negli edifici.

Le valutazioni presentate portano a tre diverse osservazioni, in riferimento al PNIEC:

  • La produzione PV nelle residenze non sarà indirizzata totalmente a sostituire la produzione da fonti fossili ma servirà in parte per nuovi consumi a bassissimo costo, di maggiore confort individuale e familiare.
  • L’elettrificazione dei fabbisogni termici estivi ed invernali degli edifici porta ad aumentare la domanda di picco di elettricità nei mesi invernali, già critica di per sé; in mancanza di forte espansione di eolico marino, andrebbe promossa, almeno per i decenni della transizione, l’integrazione della rete del metano colle pompe di calore elettriche.
  • L’impiego delle pompe di calore realizza una ottima integrazione fra efficienza e uso di fonti rinnovabili; purtroppo, per incapacità di pianificazione urbana, si spinge il singolo consumatore ad usare come pozzo gratuito l’atmosfera circostante; purtroppo le temperature sono in controfase sia d’estate che d’inverno. Ben diverse sarebbero le condizioni usando come pozzo il terreno o la falda.