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Dal documento "Drivers to heat pump adoption by European Households" ("I Principali fattori di adozione delle pompe di calore da parte delle famiglie europee").

Una pompa di calore aumenta la percentuale di autoconsumo di un impianto fotovoltaico residenziale di circa il 10%. L’aumento della percentuale di autoconsumo apporta benefici finanziari agli utenti pari a circa 80 - 120 €/anno ~tra l’8% e il 20% del consumo medio (studio di caso con un impianto fotovoltaico di 5kWp e un serbatoio da 250 litri, calcolato con 0,293 euro/kWh per il consumo di elettricità e 0,078 euro/kWh di tariffa feed-in).

La combinazione di una pompa di calore e di pannelli solari (FV) è un’ottima soluzione per risparmiare energia. La pompa di calore può funzionare parzialmente con energia elettrica gratuita grazie all'impianto fotovoltaico. In questa sezione viene citato uno studio di caso interno della Daikin, per indicare quanto si può risparmiare combinando una pompa di calore con la tecnologia fotovoltaica.

Pompe di calore e fotovoltaico

I pannelli fotovoltaici generano elettricità convertendo l’energia solare per due possibili finalità:

  • Utilizzo in casa e conseguente riduzione della bolletta alla fine del mese (autoconsumo)

  • Trasferimento dell’energia alla rete, in cambio di cui verrà ergata una tariffa monetaria

(feed-in tariff).

Le tariffe feed-in sono uno strumento politico per promuovere gli investimenti in pannelli fotovoltaici, offrendo alle famiglie un prezzo superiore a quello di mercato per la fornitura di energia alla rete. Il mercato fotovoltaico sta però crescendo e questo incentivo si fa sempre meno necessario; di conseguenza, le tariffe feed-in si stanno riducendo in molti paesi europei. Ciò significa che, per trarre il massimo beneficio dall’installazione del fotovoltaico, bisogna puntare sempre di più sul miglioramento dell’autoconsumo. Una delle modalità più indicate, per muoversi in questo senso, è riscaldare la casa e l’acqua calda con una pompa di calore invece che con il gas. Si sposta così il consumo dal gas all'elettricità (parzialmente gratuita).

In genere una casa viene riscaldata solo durante l’inverno e le mezze stagioni, mentre i pannelli fotovoltaici generano la maggior parte dell'elettricità durante l'estate. Tuttavia, le pompe di calore vengono utilizzate anche per riscaldare i serbatoi di acqua calda sanitaria per docce e bagni. Il fabbisogno di acqua calda rimane stabile tutto l'anno. Inoltre, è possibile ottimizzare il tempo di riscaldamento giornaliero del serbatoio. Nelle case con pannelli fotovoltaici bisogna programmare il riscaldamento del serbatoio a mezzogiorno, quando di solito è disponibile molta capacità fotovoltaica e la richiesta di elettricità da parte delle famiglie è bassa. In questo modo, la pompa di calore utilizza l’energia solare disponibile. La produzione di acqua calda gratuita è più interessante che esportare l'energia solare disponibile in rete a tariffe di immissione sfavorevoli. 

 

 

In secondo luogo, il serbatoio dell'acqua calda abbinato alla pompa di calore può fungere da "batteria energetica". L’energia solare in eccesso può essere utilizzata per produrre acqua calda aggiuntiva (più di quella di cui la famiglia ha tipicamente bisogno durante il giorno); si accumula così energia per usi successivi.

Le pompe di calore Daikin sono dotate di algoritmi ottimizzati per sfruttare al massimo l'energia solare in eccesso.

Studio di caso

Uno studio di caso Daikin mostra l'impatto dell'installazione di una pompa di calore con ottimizzazione del fotovoltaico. Questo studio di caso è stato realizzato in Belgio nel giugno 2022, con impiego di una pompa di calore Daikin Altherma con serbatoio da 250 litri e un impianto fotovoltaico da 5kWp.

Poiché le tariffe di alimentazione si stanno riducendo, i benefici del fotovoltaico possono essere ottimizzati aumentando il rapporto di autoconsumo. Il rapporto di autoconsumo è la percentuale della produzione fotovoltaica totale che viene utilizzata dall’abitazione – e quindi non esportata alla rete.

La formula dell'autoconsumo è:

                                            Autoconsumo = (Produzione totale - Esportazione)

                                                                                        Produzione totale

In questo studio di caso il rapporto di autoconsumo è stato aumentato in 2 modi:

  1. Incremento del consumo di elettricità con produzione di acqua calda mediante pompa di calore invece che con la caldaia a gas (esportando così meno energia nella rete);

  2. Accumulo dell’energia in eccesso nel serbatoio dell’acqua calda sanitaria, con aumento della temperatura di altri 10°C ogni volta che il fotovoltaico è disponibile. In questo modo si immagazzina l’energia termica nel serbatoio e si riduce la richiesta di elettricità dalla rete in momenti successivi, quando l'energia fotovoltaica potrebbe non essere disponibile. 

Il sito di prova mostra un netto miglioramento del rapporto di autoconsumo: dal 33% (senza la pompa di calore) al 40% (con la pompa di calore); e si può leggere anche il rispettivo algoritmo di ottimizzazione del fotovoltaico nel mese di giugno 2022. Estrapolando questi risultati ed estendendoli all’intero anno, si evince che il 35-50% dell’energia necessaria per la produzione di acqua calda sanitaria può essere coperto dall’energia fotovoltaica gratuita, con un risparmio energetico compreso tra 90 e 120 euro, solo per la produzione di acqua calda sanitaria (stando ai prezzi dell'energia di giugno 2023). Si tratta di un importo ben superiore ai 23 euro che si sarebbero potuti guadagnare esportando questa stessa energia aggiuntiva nella rete. Se si considera anche il riscaldamento e/o il raffreddamento degli ambienti, il risparmio energetico è maggiore. 

Conclusione

Una pompa di calore aumenta la percentuale di autoconsumo di un impianto fotovoltaico residenziale di circa il 10%. I benefici finanziari per gli utenti sono dell'ordine di 80-120 euro all'anno (studio di caso calcolato con 0,293 euro/kWh per il consumo di elettricità e 0,078 euro/kWh di tariffa feed-in).

Per maggiori dettagli sullo studio di caso o per una spiegazione più dettagliata del funzionamento dell’ottimizzazione delle pompe di calore si rimanda al documento completo in lingua inglese.