Per calcolare il corretto dimensionamento di un impianto fotovoltaico bisogna considerare i tuoi consumi attuali e futuri. Per esempio, se vivi in una casa grande e utilizzi (o prevedi di utilizzare) una pompa di calore e ricarichi l’auto elettrica, ti servirà un impianto da circa 6 kW con un sistema di accumulo da 10 kWh. In questo modo riuscirai a coprire gran parte dei tuoi consumi con l’energia solare.
Indice
-
Con il fotovoltaico ottieni autonomia energetica e risparmio
-
Perché è importante dimensionare correttamente il fotovoltaico
-
Componenti chiave del fotovoltaico: pannelli, inverter e accumulo
-
Fase preliminare: valutare il fabbisogno e lo spazio disponibile
-
Variabili che influenzano la producibilità dell’impianto fotovoltaico
Con il fotovoltaico ottieni autonomia energetica e risparmio
Se decidi di installare un impianto fotovoltaico, significa che vuoi renderti indipendente (almeno un po’) dalle forniture di energia e risparmiare in bolletta. Stai anche facendo una scelta di sostenibilità ambientale, perché il fotovoltaico, tra le fonti rinnovabili, è quello che sta contribuendo maggiormente alla decarbonizzazione dell’energia.
Ma quanto deve essere grande il tuo impianto? Quanti chilowatt devi installare?
La domanda non è banale, perché dimensionare un impianto fotovoltaico correttamente, in base a quanta energia effettivamente consumi, ti permette di sfruttare al massimo la produzione solare e di risparmiare di più in bolletta.
Il calcolo previsto può farlo solo un buon progettista o installatore strutturato con le necessarie competenze. Queste figure si occuperanno proprio del corretto dimensionamento dell'impianto fotovoltaico, effettuando un'analisi preliminare per assicurarti che il ritorno economico dell’investimento sia il più veloce possibile.
Vediamo quindi quali aspetti bisogna considerare per decidere la potenza di un impianto e quale può essere quella giusta per te.
Perché è importante dimensionare correttamente il fotovoltaico
Quando si progetta un impianto fotovoltaico, l’obiettivo non è quello di ricoprire l’intero tetto di pannelli e installare il maggior numero possibile di kW (kilowatt, unità di misura della potenza), ma progettare un sistema in grado di massimizzare l'autoconsumo dell'energia prodotta, anche in funzione delle tue abitudini di utilizzo dell'energia.
Ecco gli svantaggi di un impianto troppo piccolo:
- non copre una quota significativa dei consumi dell'abitazione;
- minore risparmio sulla bolletta elettrica e maggiore dipendenza dalla rete;
- minore valorizzazione dell'investimento;
- possibile necessità di ampliamenti futuri.
Ecco, invece, gli svantaggi di un impianto troppo grande:
- aumento del costo di installazione senza reali necessità e allungamento del tempo di ritorno dell’investimento;
- produzione di una quantità di elettricità superiore a quella utilizzabile all'interno dell'abitazione, costringendo a cedere l’eccedenza in rete con scarsa remunerazione (tramite il Ritiro dedicato).
Per questo motivo il dimensionamento deve sempre partire da un'analisi accurata dei consumi e delle necessità dell'edificio.
Componenti chiave del fotovoltaico: pannelli, inverter e accumulo
Vediamo ora quali sono i principali componenti che costituiscono un impianto fotovoltaico, dove ogni elemento deve essere dimensionato correttamente (non solo i pannelli), in coerenza con la potenza erogata e con i consumi dell'utenza.
Le celle fotovoltaiche sono gli elementi fondamentali: sono realizzate in silicio, un semiconduttore con caratteristiche ideali per la conversione dell'energia solare. Più celle formano i moduli, i pannelli piani in celle coperti da lastre in vetro che catturano la radiazione solare trasformandola in energia elettrica.
Oggi la tecnologia più diffusa è quella monocristallina, realizzata con cristalli di silicio di elevata purezza. Rispetto ai pannelli policristallini, vantano una maggiore efficienza.
I pannelli monocristallini Vitovolt del catalogo Viessmann, ad esempio, vantano un’efficienza del 22,5% e una potenza di picco per singolo modulo che può arrivare a superare i 600 Wp .
L’inverter è il secondo protagonista degli impianti fotovoltaici. Si tratta di un dispositivo che converte la corrente continua prodotta dai pannelli fotovoltaici in corrente alternata utilizzata nella rete domestica, quindi è indispensabile per poter sfruttare in casa l’energia solare. Oltre a questo, si occupa di importanti funzioni di sicurezza e ottimizzazione. Gli inverter ibridi, inoltre, gestiscono anche la presenza di un'eventuale batteria di accumulo. Dimensionare correttamente un inverter serve per assicurare la massima efficienza dell’impianto evitando sprechi energetici.
Altri componenti necessari in un impianto sono il quadro elettrico e i sistemi di protezione, che si occupano della sicurezza e del corretto funzionamento elettrico.
Infine, c’è il sistema di accumulo, una batteria elettrochimica che conserva l’elettricità non immediatamente consumata sul posto e permette di utilizzarla in seguito, ad esempio di sera quando i pannelli non producono energia. Si tratta di un componente che oggi viene sempre più integrato negli impianti fotovoltaici, perché aumenta molto il livello di autoconsumo dell’elettricità prodotta (dal 30% all’80% circa), abbattendo i tempi di ritorno dell’investimento e aumentando il risparmio in bolletta. E anche il sistema di accumulo va dimensionato correttamente, in base alla produzione dell’impianto e al profilo dei consumi elettrici dell’edificio, in particolare di quelli serali.
Fase preliminare: valutare il fabbisogno e lo spazio disponibile
Il dimensionamento di un impianto fotovoltaico richiede l'analisi del consumo elettrico annuale, la valutazione dello spazio sul tetto e l'irraggiamento solare locale. Vediamo uno per uno questi fattori.
Il fabbisogno elettrico annuo dell’edificio è facilmente ricavabile dalla lettura delle bollette. Non bisogna però considerare solo i consumi attuali. Uno degli errori più comuni nel dimensionamento, infatti, è quello di non considerare i possibili consumi futuri. In realtà, sempre più famiglie stanno sostituendo sistemi alimentati da combustibili fossili con tecnologie elettriche ad alta efficienza, come le pompe di calore e le auto elettriche. E quando l’elettrificazione dei consumi procede, i consumi elettrici possono più che raddoppiare.
Facciamo un esempio.
Prendiamo un’abitazione di dimensioni medie dove vive una famiglia di 4 persone, considerando la presenza di tutti i normali elettrodomestici e anche dei climatizzatori. Per scelta della famiglia, nel breve periodo ci saranno anche l'installazione di una pompa di calore, in sostituzione della caldaia a gas esistente, e una colonnina di ricarica per l'auto elettrica.
| Consumi attuali | Pompa di calore | Auto elettrica | Consumi futuri |
| 3.000 kWh/anno |
+3.000 kWh/anno |
+2.000 kWh/anno | 8.000 kWh/anno |
Come si vede, cambiando le dotazioni impiantistiche, i consumi elettrici possono quasi triplicare (da 3.000 kWh/anno a 8.000 kWh) e conviene adottare un approccio che permetta di accompagnare la progressiva elettrificazione dell’abitazione.
In media, un impianto fotovoltaico residenziale dovrebbe essere progettato per coprire tra il 60% e il 70% del consumo energetico totale dell'abitazione, ma questa percentuale può variare in base all'irraggiamento solare.
Oltre alla quantità di energia consumata, è fondamentale capire quando viene utilizzata. Una famiglia che trascorre molte ore in casa durante il giorno potrà sfruttare direttamente una quota maggiore dell'energia prodotta dai pannelli. Al contrario, se i consumi sono concentrati nelle ore serali, è decisamente consigliabile l'installazione di un sistema di accumulo.
Lo spazio utile sul tetto disponibile per posizionare i pannelli è un secondo vincolo importante. Indicativamente, si stima una potenza di circa 1 kWp (kilowatt picco) per ogni 1500-2000 kWh consumati annualmente: considerando circa 6 mq di superficie per ogni kilowatt di potenza, significa che un impianto da 6 kWp richiede più o meno 30 m² di superficie, anche se il dato può variare in funzione della tecnologia dei moduli utilizzati.
Ulteriori vincoli possono essere rappresentati da regolamenti urbanistici locali o da tutele paesaggistiche, che bisognerà sempre verificare prima di procedere.
Il terzo elemento di valutazione per dimensionare l'impianto fotovoltaico riguarda l'irraggiamento solare della località: la quantità di radiazione solare che arriva sulla superficie terrestre varia in funzione della posizione geografica, in particolare in base alla latitudine, e dalla quantità di radiazione dipende anche la produzione energetica dell'impianto. In Italia la produzione oscilla orientativamente tra 1.100-1.200 kWh/anno per ogni kWp nel Nord Italia, 1.200-1.400 kWh/anno nel Centro Italia, 1.400 kWh/anno e oltre nel Sud e nelle Isole.
Variabili che influenzano la producibilità dell’impianto fotovoltaico
Una volta individuato il fabbisogno di un’abitazione, è necessario valutare la producibilità (o produttività) reale dell’impianto, ossia quanta energia elettrica produce in un anno. Questo valore non dipende solo dall'irraggiamento solare, ma anche da alcuni importanti parametri che qui riassumiamo.
- Caratteristiche specifiche dei moduli installati (potenza nominale di picco, rendimento).
- Orientamento e inclinazione dei pannelli. L’esposizione ideale, quella che “cattura” meglio la luce solare, è verso sud, ma sono accettabili anche orientamenti sud-est e sud-ovest, mentre l’esposizione a nord è da evitare. Per quanto riguarda l’inclinazione, alle nostre latitudini quella ottimale prevede un angolo tra il pannello e la superficie piana di circa 30°, ma l'angolo può aumentare o diminuire se si preferisce privilegiare, rispettivamente, la produzione fotovoltaica invernale o quella estiva.
- Presenza di ostacoli che generano ombreggiamento: camini, antenne, alberi o edifici vicini possono rappresentare criticità e ridurre significativamente la produzione. In queste situazioni, gli ottimizzati fotovoltaico sono molto utili;
- Perdite di sistema: la produzione reale è sempre inferiore a quella teorica, perché esistono perdite dovute al funzionamento degli inverter (2-3%), perdite elettriche nei cavi, perdite per mismatching (una stringa di pannelli si “adegua” al modulo che produce meno), oltre al degrado fisiologico dei pannelli nel corso degli anni.
Dimensionamento impianto fotovoltaico: ecco il calcolo
Per calcolare in modo veloce e semplice il dimensionamento dell'impianto fotovoltaico, ossia i kW di potenza di picco necessari, si considera il fabbisogno annuo di energia e la producibilità locale, secondo questa procedura:
Potenza (kWp) = consumo annuo da coprire (kWh) ÷ produzione specifica locale (kWh/kWp anno).
Facciamo qualche esempio.
Esempio A
Consideriamo l’abitazione di medie dimensioni ipotizzata in precedenza, dotata di tutti gli elettrodomestici, pompa di calore e colonnina di ricarica per l’auto elettrica e situata nel Centro Italia:
- fabbisogno annuo 8.000 kWh;
- producibilità locale 1.250 kWh/kWp anno.
Si ricava una taglia consigliata per l’impianto fotovoltaico di:
8.000 ÷ 1.250 = 6,4 kWp.
La scelta progettuale potrebbe quindi orientarsi verso un impianto prossimo a questi valori per rimanere nelle applicazioni di tipo residenziale (circa 6 kW).
Esempio B
Se l’abitazione è situata nel Nord Italia, la producibilità annua è inferiore, per cui il calcolo sarà orientativamente questo:
- fabbisogno annuo 8.000 kWh;
- producibilità locale 1.100 kWh/kWp anno.
La potenza indicativa dell’impianto sarà quindi di:
8.000 ÷ 1.100 = 6,95 kWp
In questo caso la logica è quella di rimanere sempre su un inverter da 6 kW con la possibilità eventualmente di sovradimensionare il campo fotovoltaico portandosi a valori prossimi i 6,5-7 kW.
Esempio C
Se, infine, vivi in una villetta di piccole dimensioni e i tuoi consumi annuali sono decisamente inferiori (secondo l'Arera una famiglia media italiana consuma circa 2.700 - 3.000 kWh all'anno) e se non prevedi che aumentino in futuro, nel Nord Italia ti potrà bastare un impianto fotovoltaico da 3 kW.
Come dimensionare il sistema di accumulo
Lo scopo di un impianto moderno non è soltanto produrre la massima quantità possibile di energia elettrica dal sole, ma massimizzare la quota di energia consumata direttamente dall’utente, così da consentire il maggiore risparmio in bolletta. Questo obiettivo si può raggiungere spostando la maggior parte del consumo nelle ore diurne, quando l’impianto produce, oppure (e questa è la soluzione migliore) installando un sistema di accumulo elettrico.
Con l’accumulo non è quasi mai possibile arrivare al 100% del consumo dell’elettricità autoprodotta, ma si può arrivare facilmente all’80%. Significa che solamente il 20% della produzione dell’impianto dovrà essere ceduta in rete.
Ma come dimensionare l’accumulo in base alla potenza dell’impianto?
Orientativamente, per impianti fotovoltaici di taglia residenziale, la batteria di accumulo si dimensiona (in kWh) moltiplicando al massimo per due la taglia di potenza (in kW) dell’impianto, a seconda delle abitudini di consumo.
Ad esempio, per un impianto da 5 kWp:
- se si consuma istantaneamente buona parte dell’elettricità prodotta durante il giorno, potrà bastare una batteria di piccole dimensioni da 5 kWh;
- se i consumi si concentrano nelle ore di buio, ad esempio se si ricarica di notte l’auto elettrica o se si utilizza la pompa di calore per il riscaldamento nelle ore serali, servirà un sistema di accumulo da 10 kWh.
Viessmann offre soluzioni complete per i propri impianti fotovoltaici, tra cui vi sono i sistemi di accumulo Viessmann Battery HV5-A da 5 a 40 kWh modulari con tecnologia LFP e facili da installare e ampliare.
FAQ – Domande frequenti sul dimensionamento di un impianto fotovoltaico
1. Come faccio a capire quanti kW deve avere il mio impianto fotovoltaico?
La potenza dell’impianto dipende principalmente dai consumi elettrici annuali e dalla zona geografica in cui si trova l’abitazione. In linea generale, si divide il consumo annuo (kWh) per la producibilità locale (kWh per kWp). Ad esempio, una casa che consuma 8.000 kWh all’anno nel Centro Italia potrebbe aver bisogno di un impianto da circa 6,5-7 kWp.
2. Devo considerare solo i consumi attuali o anche quelli futuri?
È importante valutare anche i consumi che potrebbero arrivare nei prossimi anni. L’installazione di una pompa di calore, di una wallbox per la ricarica dell’auto elettrica può aumentare notevolmente il fabbisogno energetico. Progettare tenendo conto di questi fattori evita costosi ampliamenti futuri.
3. Cosa succede se installo un impianto troppo piccolo?
Un impianto sottodimensionato coprirà solo una parte limitata dei consumi della casa, riducendo il risparmio in bolletta e mantenendo una forte dipendenza dalla rete elettrica. Inoltre, potrebbe rendersi necessario un ampliamento dell’impianto nel tempo.
4. Conviene installare più pannelli possibile per produrre più energia?
Tendenzialmente no. Un impianto sovradimensionato ha costi iniziali più elevati e può produrre più energia di quella realmente utilizzata in casa. L’energia eccedente viene immessa in rete, ma con una remunerazione inferiore rispetto al valore dell’energia autoconsumata. Per questo è fondamentale trovare il giusto equilibrio tra produzione e consumi.
5. Quando è consigliabile installare una batteria di accumulo?
L’accumulo è particolarmente utile quando la distribuzione di gran parte dei consumi avviene la sera o nelle ore in cui i pannelli non producono energia. Una batteria permette di conservare l’elettricità prodotta durante il giorno e utilizzarla successivamente, aumentando l’autoconsumo fino a circa l’80% e incrementando il risparmio in bolletta.
6. Quanto spazio serve sul tetto per un impianto fotovoltaico?
Dipende dalla potenza dell’impianto e dall’efficienza dei pannelli scelti. Indicativamente, un impianto da 6 kWp richiede circa 30 metri quadrati di superficie disponibile. Prima della progettazione è comunque necessario verificare eventuali vincoli architettonici, ombreggiamenti e l’orientamento del tetto.
