Verso l’autosufficienza energetica: l’integrazione tra pompe di calore e impianti fotovoltaici
Verso l’autosufficienza energetica: l’integrazione tra pompe di calore e impianti fotovoltaici
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Pompe di calore e impianti fotovoltaici sono tecnologie chiave nel processo di transizione energetica. La loro integrazione garantisce sostenibilità e riduzione dei costi.
L’obiettivo, va detto, è ambizioso. Per centrarlo l’Unione Europa sta lavorando su diversi fronti.
Il primo è quello della ricerca e dell’innovazione su cui si sta puntando per trovare soluzioni innovative per la produzione di energia pulita.
Sul secondo fronte si colloca il sostegno che le istituzioni comunitarie si stanno impegnando a dare all’adozione di tutte quelle tecnologie che, oggi, permettono di soddisfare i bisogni energetici dei privati e delle aziende in modo sostenibile.
Il terzo e ultimo fronte è quello normativo. Un cambiamento di tale portata da completarsi in un lasso di tempo piuttosto breve richiede un framework di norme e regolamenti tanto solido quanto equilibrato, capace di accompagnare la transizione senza che essa generi un impatto negativo sulle vite di persone e organizzazioni.
In questo contesto ci sono due tecnologie che svolgono un ruolo chiave nel processo di transizione energetica. Si tratta delle pompe di calore e degli impianti fotovoltaici che, insieme alle tecnologie per sfruttare l’energia eolica e ai veicoli elettrici, rappresentano oggi le fondamenta della transizione energetica.
Integrati le une negli altri, le pompe di calore e gli impianti fotovoltaici si dimostrano una coppia perfetta per massimizzare l’efficienza energetica di un edificio. Una soluzione vincente che permette di abbattere i costi energetici e le emissioni di CO2, costruendo in questo modo l’autosufficienza di un edificio.
Per capire in che modo l’integrazione tra queste due tecnologie può sprigionare questi vantaggi serve capire il modo in cui funzionano le pompe di calore e gli impianti fotovoltaici.
Come funzionano le pompe di calore?
Le pompe di calore sono dispositivi che trasferiscono calore da una sorgente naturale (aria, acqua o terreno) all’ambiente interno di un edificio, garantendo riscaldamento in inverno e, in alcuni casi, raffrescamento in estate.
Alla base del loro funzionamento c’è la termodinamica: le pompe di calore sfruttano il ciclo di compressione ed espansione di un fluido refrigerante per catturare calore da una fonte esterna e rilasciarlo all’interno dell’edificio. A differenza delle caldaie tradizionali, che scaldano bruciando combustibili fossili, le pompe di calore spostano il calore, consumando una minor quantità di energia elettrica rispetto all’energia termica che generano.
Esistono diverse tipologie di pompe di calore, tra queste ci sono:
● Le pompe di calore aria-aria: prelevano calore dall’aria esterna e lo trasferiscono all’aria interna, spesso attraverso split come i climatizzatori.
● Le pompe di calore aria-acqua: utilizzano l’aria esterna per riscaldare l’acqua destinata ai termosifoni, ai pannelli radianti o ai fancoil.
● Le pompe di calore acqua-acqua: sfruttano il calore presente in falde acquifere o corsi d’acqua sotterranei.
● Le pompe di calore geotermiche: prelevano calore dal sottosuolo attraverso sonde verticali o orizzontali.
L’efficienza energetica è uno dei principali vantaggi delle pompe di calore. Essa è espressa dal coefficiente di prestazione (COP), che misura il rapporto tra energia termica prodotta ed energia elettrica consumata.
Un COP pari a 4, ad esempio, significa che per ogni kWh di elettricità assorbito, la pompa genera 4 kWh di calore.
A questo si aggiunge un altro coefficiente, il cosiddetto SCOP (Seasonal Coefficient of Performance), che fornisce una stima dell’efficienza stagionale, considerando le variazioni climatiche. Grazie a questi valori elevati, le pompe di calore consentono un notevole risparmio energetico rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali.
Come funziona un impianto fotovoltaico?
Gli impianti fotovoltaici trasformano la luce solare in energia elettrica grazie all’effetto fotovoltaico, un fenomeno fisico che permette ad alcuni materiali semiconduttori, come il silicio, di generare elettricità quando vengono colpiti dai fotoni della luce solare.
Un impianto fotovoltaico è composto da tre elementi fondamentali: i pannelli solari, l’inverter e, in alcuni casi, un sistema di accumulo con batterie.
I pannelli fotovoltaici sono costituiti da celle di silicio che assorbono la radiazione solare e producono corrente continua (DC). All’inverter spetta invece il compito di trasformare l’energia prodotta in corrente alternata (AC), compatibile con la rete domestica e gli elettrodomestici. Questa energia può essere immediatamente utilizzata in casa, immessa nella rete elettrica nazionale o accumulata in batterie per essere utilizzata in un secondo momento.
Gli impianti si distinguono in due categorie principali:
● Impianti grid-connected (collegati alla rete elettrica): permettono di autoconsumare l’energia prodotta e di cedere l’eventuale surplus alla rete, ottenendo compensazioni economiche tramite il meccanismo dello “scambio sul posto” o altre forme di incentivi.
● Impianti off-grid (indipendenti dalla rete): utilizzano batterie di accumulo per garantire la fornitura di energia anche di notte o nei giorni nuvolosi, rendendo l’abitazione autosufficiente.
L’efficienza di un impianto dipende da diversi fattori, come l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli, le condizioni climatiche e la qualità dei componenti. Inoltre, le tecnologie più recenti, come i pannelli a eterogiunzione o quelli bifacciali, aumentano la resa energetica, migliorando la produzione anche in condizioni di luce diffusa.
Perché integrare pompe di calore è vantaggioso?
Presi singolarmente, pompe di calore e impianti fotovoltaici sono dispositivi piuttosto vantaggiosi dal punto di vista energetico.
Le prime svolgono la funzione a esse affidata senza combustione diretta, riducendo così l’impatto ambientale e i costi di manutenzione. I secondi, invece, producono, trasformano e accumulano energia elettrica sfruttando una fonte, la luce del sole, che non produce emissioni di anidride carbonica e ha così un limitato impatto ambientale.
Tuttavia è funzionando in coppia che le pompe di calore e gli impianti fotovoltaici danno il meglio di sé.
Come abbiamo visto, per funzionare le pompe di calore hanno bisogno di energia elettrica che può essere prodotta in modo sostenibile grazie agli impianti fotovoltaici.
L’integrazione tra essi e le pompe di calore rappresenta dunque una soluzione ideale per massimizzare l’autoconsumo dell’energia solare.
Durante il giorno, l’energia prodotta dai pannelli può alimentare la pompa di calore, riducendone la dipendenza dalla rete e abbattendo i costi dell’energia necessaria per il suo funzionamento. Inoltre, se abbinato a un sistema di accumulo, l’impianto integrato garantisce elettricità anche nelle ore notturne, migliorando l’autonomia di un edificio dal punto di vista energetico.
Oltre a sostenibilità e risparmio energetico, l’integrazione tra pompe di calore e pannelli fotovoltaici presenta un altro vantaggio. Per stimolarne l’adozione i paesi membri dell’Unione Europea e l’Unione stessa hanno elaborato diversi tra incentivi, bonus e detrazioni fiscali a vantaggio dei cittadini e delle aziende che scelgono queste tecnologie.
Aspetto | Pompe di Calore | Impianti Fotovoltaici | Integrazione |
Efficienza energetica | COP elevato (fino a 4-5) | Ottimizzazione dell’autoconsumo | Uso diretto dell’energia solare per alimentare la pompa di calore |
Impatto ambientale | Riduce le emissioni rispetto alle caldaie tradizionali | Zero emissioni di CO2 nella produzione di energia | Decarbonizzazione completa del sistema di riscaldamento |
Risparmio economico | Minori costi di manutenzione rispetto ai combustibili | Riduzione della bolletta energetica | Massima riduzione dei costi operativi |
Autonomia energetica | Necessita di elettricità per funzionare | Produce elettricità in loco | Riduzione della dipendenza dalla rete elettrica |
Affidabilità | Funzionamento stabile in diverse condizioni climatiche | Varia a seconda della radiazione solare | Accumulo energetico per garantire continuità anche di notte |
Come ottimizzare l’integrazione di pompe di calore e impianti fotovoltaici?
Per ottenere da essa il massimo dei vantaggi è necessario ottimizzarla.
Il primo passo verso l’ottimizzazione è effettuare un corretto dimensionamento dell’impianto, scegliendo componenti con potenza adeguata alla dimensione e alle necessità dell’edificio su cui verrà installato.
Oltre al corretto dimensionamento, accoppiare all’impianto fotovoltaico un sistema di accumulo permette di immagazzinare l’energia prodotta per fornirla alle pompe di calore anche durante le ore notturne.
Anche l’adozione di sistemi di automazione domestica, domotici o smart home, permette di massimizzare l’efficienza dell’integrazione controllando gli impianti di casa in modo intelligente.
Infine, sfruttare al meglio le condizioni di mercato attraverso una conoscenza approfondita delle tariffe e delle fasce orarie più vantaggiose per il consumo di energia elettrica permette risparmi ulteriori.
La gamma di pompe di calore Hoval
Tutte le pompe di calore aria-acqua che fanno parte del nostro assortimento di prodotti sono in grado di svolgere queste tre funzioni, fondamentali per garantire il comfort a chi vive e lavora in un edificio.
Tra queste ci sono quelle della gamma UltraSource, ideali per case mono e bifamiliari sia risanate che di nuova costruzione, e quelle della gamma Belaria, le cui pompe di calore riescono a soddisfare i bisogni anche di case plurifamiliari ed edifici commerciali, industriali o amministrativi di medie dimensioni sia nel contesto di risanamenti che di nuove costruzioni.
Alle pompe di calore aria-acqua si aggiungono quelle terra-acqua e acqua-acqua, come quelle della gamma Thermalia, anch’essi prodotti realizzati per rispondere alle esigenze di edifici di ogni dimensione.
Pensati per l’integrazione coi pannelli fotovoltaici, tutti i nostri prodotti garantiscono a chi li usa ridotti consumi energetici ed elevate prestazioni in termini di sostenibilità.
