Archiviazione dell'energia solare: fuori rete rispetto a connessa alla rete

Nel mondo di oggi, l'energia solare continuerà a essere la soluzione energetica rinnovabile più diffusa e ricercata dalla maggior parte delle persone. Comprendere il tipo più basilare di sistemi è fondamentale. A tale proposito, focalizzeremo la nostra trattazione sui sistemi di accumulo dell’energia solare, distinguendo tra sistemi autonomi (off-grid) e sistemi connessi alla rete (grid-tied). I sistemi autonomi non sono collegati alla rete elettrica pubblica, mentre i sistemi connessi alla rete lo sono. I sistemi autonomi garantiscono indipendenza energetica e comprendono pannelli solari, batterie e inverter in grado di soddisfare le esigenze energetiche. I sistemi connessi alla rete dipendono invece dalla rete elettrica pubblica e possono prelevare energia dalla rete quando la produzione dei pannelli solari è bassa, nonché immettere energia nella rete stessa quando la produzione è elevata. I sistemi autonomi sono ideali per le aree remote, dove non è disponibile l’accesso alla rete, tuttavia richiedono necessariamente banchi di batterie per immagazzinare energia da utilizzare durante la notte e nei periodi nuvolosi. Negli ambienti suburbani e urbani, invece, i sistemi connessi alla rete funzionano al meglio, poiché tali aree dispongono già di sistemi di accumulo e non devono preoccuparsi della rete.

Vantaggi tecnici dei sistemi di accumulo di energia solare autonomi

Per quanto riguarda l'utilizzo indipendente dell'energia, i sistemi di accumulo solare autonomi presentano specifici vantaggi tecnici. Il più importante di questi vantaggi è l'indipendenza energetica completa, che protegge gli utenti dagli elevati costi delle bollette elettriche, dai blackout e dalle tariffe elettriche non uniformi. I sistemi utilizzano batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4), che offrono oltre 6000 cicli e resistenza a temperature estreme. I sistemi intelligenti di gestione della batteria (BMS) integrati nelle batterie coprono gli scenari più comuni di malfunzionamento della batteria, quali sovraccarica, temperature elevate e cortocircuiti.

Un altro importante vantaggio è la scalabilità dei sistemi solari off-grid. Le comunità remote, le abitazioni rurali e le operazioni commerciali situate in zone remote possono installare un sistema solare off-grid e successivamente ampliarlo con ulteriori batterie o pannelli per far fronte a una domanda di energia in crescita. Anche il silenzio caratteristico dei sistemi off-grid rappresenta un vantaggio. Questo aspetto è particolarmente rilevante nelle aree con migliori condizioni di irraggiamento solare che coincidono tuttavia con zone residenziali o sensibili al rumore, poiché tali sistemi sono dotati di componenti di alta qualità, potenti celle agli ioni di litio ed elettronica di potenza efficiente, che riducono al minimo le esigenze di manutenzione.

Vantaggi dei sistemi di accumulo energetico solare connessi alla rete

Nella valutazione dei sistemi di accumulo dell'energia solare, gli impianti fotovoltaici connessi alla rete offrono agli utenti vantaggi di natura prettamente tecnica, legati al modo in cui vengono collegati alla rete elettrica. Dal punto di vista tecnico, un importante incentivo è rappresentato dai risparmi sui costi o dall’efficienza economica: poiché gli utenti scelgono di utilizzare la rete come una «batteria virtuale», possono rinunciare a grandi sistemi di accumulo in loco, riducendo così i costi. Questi utenti possono partecipare al sistema di scambio sul posto (net metering), ovvero vendere alla rete l’energia in eccesso da loro prodotta. Ciò comporta un risparmio sui costi energetici e riduce il tempo necessario per ammortizzare l’investimento iniziale. Complessivamente, la semplicità dell’installazione è dovuta all’assenza di generatori di riserva o di grandi sistemi di batterie.

Gli attuali sistemi connessi alla rete sono in grado di utilizzare tecnologie intelligenti, che consentono agli utenti di visualizzare in tempo reale tutta l'energia prodotta, consumata e immessa nella rete. Questa funzionalità offre all’utente l’opportunità di ottimizzare i propri consumi energetici, favorendo un maggiore utilizzo dell’energia solare e un minore prelievo dalla rete. Ciò riduce il carico sulla rete e incrementa l’impiego di fonti rinnovabili, costituendo una forma di supporto alla rete stessa. Questi sistemi possono essere integrati nei sistemi di rete esistenti e dispongono delle certificazioni UL, CE e RoHS.

Nell’uso quotidiano, i sistemi autonomi (off-grid) si sono rivelati fondamentali per le operazioni remote. La lunga durata del ciclo di vita del sistema e la sua resistenza alle intemperie hanno garantito un approvvigionamento energetico continuo, sostituendo costosi generatori diesel ed eliminando le emissioni di carbonio. Gli utenti hanno segnalato una maggiore affidabilità del sistema e risparmi significativi a lungo termine, dimostrando che quest’ultimo risponde efficacemente alle esigenze tipiche dei sistemi autonomi.

I sistemi connessi alla rete hanno acquisito popolarità tra gli imprenditori urbani e i proprietari di abitazioni. Un piccolo negozio al dettaglio ha installato un sistema connesso alla rete e ha adottato la misurazione netta per ridurre del 75% la propria bolletta elettrica. Ha utilizzato un sistema di monitoraggio in tempo reale aziendale per spostare parte delle proprie attività nelle ore di massima produzione solare. I proprietari di abitazioni e gli imprenditori apprezzano il passaggio automatico tra l’alimentazione solare e quella della rete. Molti hanno osservato che l’aggiunta della funzionalità di accumulo solare ha incrementato il valore del loro immobile.

Comprensione delle prestazioni e dell’efficienza

Esistono variazioni legate alla progettazione e all’uso tra i due sistemi. I sistemi autonomi (off-grid) dipendono dall’efficienza dei pannelli e dalla capacità di accumulo energetico e di cicli della batteria. Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) sono preferite grazie alla loro maggiore densità di energia e di vita utile in termini di cicli. L’efficienza dei pannelli solari, che convertono direttamente la luce solare in energia elettrica, influisce in modo diretto sulla produzione. La combinazione di un sistema di accumulo più performante e di una conversione con minori perdite energetiche determina un sistema complessivamente più efficiente.

I sistemi connessi alla rete non sono gravati dalla logica aggiuntiva di accumulo, poiché si integrano direttamente con la rete elettrica. La loro efficienza dipende dalla compatibilità dei pannelli e dell’inverter con la rete. Un inverter di qualità superiore comporta minori perdite energetiche nella conversione da corrente continua (DC) a corrente alternata (AC) per la rete. Il sistema di scambio sul posto (net metering) contribuisce a un punteggio di efficienza più elevato, in base alla normativa vigente. L’ottimizzazione del sistema in funzione del profilo di consumo dell’utente migliora le prestazioni dell’accumulo.

Analisi del valore a lungo termine e del confronto dei costi

Nella valutazione di entrambi i sistemi, la trasparenza dei costi è fondamentale. I sistemi autonomi (off-grid) richiedono un investimento iniziale maggiore a causa delle batterie e dei componenti di riserva. Tuttavia, questi costi sono compensati dal fatto che i clienti non devono versare alcun pagamento alla rete, sono protetti dall’aumento delle tariffe energetiche e, considerando che la durata prevista delle batterie supera i 6000 cicli, beneficiano di costi complessivi contenuti nel tempo. Questi sistemi offrono un valore inestimabile nelle zone prive di accesso alla rete elettrica.

I sistemi connessi alla rete hanno costi iniziali inferiori. Cominciano a generare risparmi immediatamente grazie al sistema di scambio sul posto (net metering). Il tempo di ritorno dell’investimento è più breve rispetto a quello dei sistemi autonomi (off-grid), poiché comportano una riduzione delle bollette. Questi sistemi dipendono dalla disponibilità della rete elettrica e dalle politiche di scambio sul posto stabilite dall’ente competente. Ciò rende fondamentale la ricerca sulle normative locali e sulla regolamentazione da parte del gestore della rete ai fini della sostenibilità a lungo termine. La tecnologia legata all’energia solare continuerà a migliorare, compensando l’aumento dei costi energetici sia per i sistemi connessi che per quelli autonomi.

Conclusione

Dal punto di vista dell’indipendenza energetica, i sistemi off-grid sono eccellenti. Sono inoltre affidabili per le località remote e la protezione dai problemi della rete li rende ideali per le aree rurali, per le aziende remote o per chi desidera l’autosufficienza. I risparmi sui costi e l’installazione semplificata li rendono particolarmente adatti alle zone rurali e suburbane. Nella scelta, valutare attentamente la posizione geografica, le esigenze energetiche, gli aspetti finanziari e gli obiettivi prefissati per il sistema. Collaborare con produttori affidabili e con consulenti specializzati in energie rinnovabili consente di effettuare una scelta informata. Entrambi i sistemi evolvono parallelamente ai progressi della tecnologia delle batterie e alla crescente affidabilità delle fonti rinnovabili.