Pompa di calore e batteria: quanti kWh di accumulo servono davvero?
Una pompa di calore può aumentare in modo importante il consumo elettrico di un’abitazione, soprattutto nei mesi invernali.
Quando la casa dispone anche di un impianto fotovoltaico, può quindi essere naturale valutare l’aggiunta di una batteria per utilizzare una parte dell’energia solare anche dopo il tramonto.
La capacità dell’accumulo, però, non dovrebbe essere scelta semplicemente in base alla potenza della pompa di calore o ai kW del fotovoltaico.
Per dimensionarla in modo più realistico bisogna considerare almeno tre elementi:
quanta energia rimane disponibile dal fotovoltaico durante il giorno, quanto consuma la casa dopo il tramonto e come cambia questo equilibrio tra estate e inverno.
1. Perché una casa con pompa di calore può avere bisogno di più accumulo?
Una pompa di calore utilizza energia elettrica per trasferire calore all’interno dell’abitazione.
ENEA ricorda che l’efficienza viene espressa attraverso il COP, cioè il rapporto tra energia termica fornita ed energia elettrica consumata. Un COP pari a 3 significa, nelle condizioni considerate, circa 3 kWh termici forniti per ogni kWh elettrico utilizzato. Il valore reale varia però in funzione della macchina e delle condizioni di funzionamento.
Quando il riscaldamento viene elettrificato, il consumo della casa aumenta soprattutto:
al mattino;
nel tardo pomeriggio;
durante la sera;
nelle giornate più fredde.
Sono proprio alcune delle ore in cui il fotovoltaico produce poco o non produce più.
Per questo l’accumulo può avere un ruolo maggiore rispetto a una casa con consumi elettrici più semplici.
2. La batteria non deve coprire necessariamente tutto il consumo della pompa di calore
Uno degli errori più comuni è prendere il consumo giornaliero della pompa di calore e scegliere una batteria della stessa capacità.
Se, per esempio, la pompa di calore utilizza 12 kWh in una giornata, non significa automaticamente che serva una batteria da 12 kWh.
Una parte di quel consumo può avvenire direttamente durante le ore di produzione fotovoltaica.
La batteria deve soprattutto coprire la quota di consumo che si desidera spostare dalle ore senza sole.
Il dimensionamento riguarda quindi il profilo orario, non soltanto il totale giornaliero.
3. Il primo limite è il surplus fotovoltaico disponibile
Prima di scegliere la capacità della batteria bisogna verificare quanta energia rimane dopo i consumi diretti della casa.
Consideriamo una giornata in cui il fotovoltaico produce:
24 kWh
Durante le ore solari, casa e pompa di calore utilizzano direttamente:
16 kWh
Il surplus teoricamente disponibile è quindi:
8 kWh
In quella giornata una batteria molto più grande di 8 kWh non potrebbe essere riempita completamente utilizzando soltanto quel surplus.
L’esempio è volutamente semplice, ma mostra perché una batteria non dovrebbe essere dimensionata soltanto sui consumi serali.
ENEA sottolinea infatti l’importanza di proporzionare correttamente il sistema di accumulo alle caratteristiche dell’impianto fotovoltaico.
4. Il secondo dato è il consumo tra sera e mattino
Dopo aver verificato il surplus, bisogna osservare quanto consuma realmente la casa quando il fotovoltaico non produce.
Supponiamo che tra le 18:00 e le 8:00 l’abitazione utilizzi:
Carico | Consumo notturno indicativo |
Pompa di calore | 5 kWh |
Elettrodomestici e cucina | 2 kWh |
Carichi di base | 1,5 kWh |
Totale | 8,5 kWh |
In questo esempio, circa 8,5 kWh rappresentano l’energia che potrebbe teoricamente essere coperta da accumulo e rete.
Ma per coprirla interamente con la batteria servirebbe anche un surplus sufficiente durante il giorno.
Se il fotovoltaico ha soltanto 4 kWh disponibili per la ricarica, installare 10 o 15 kWh di capacità non permette comunque di creare energia aggiuntiva.
5. Capacità nominale e capacità realmente utilizzabile non sono identiche
Quando si parla di una batteria da:
5 kWh, 10 kWh o 15 kWh
si fa normalmente riferimento alla capacità nominale dichiarata dal sistema.
La quantità effettivamente utilizzabile può essere inferiore in funzione di:
limiti impostati dal BMS;
SOC minimo;
riserva prevista per il backup;
strategia di gestione;
rendimento del sistema.
Per questo il dimensionamento dovrebbe essere effettuato sulla capacità utilizzabile, non soltanto sul numero riportato nel nome commerciale della batteria.
6. Un esempio con 6 kW di fotovoltaico e pompa di calore
Consideriamo una famiglia di tre persone con:
fotovoltaico da 6 kW;
pompa di calore;
cucina elettrica;
normale consumo domestico.
In una giornata favorevole immaginiamo:
Produzione fotovoltaica: 25 kWh
Consumo diretto nelle ore solari: 15 kWh
Surplus disponibile: 10 kWh
Durante la sera e la notte la casa utilizza:
8 kWh
In questo scenario una batteria nell’ordine dei 10 kWh potrebbe essere coerente con il profilo della giornata.
Ma in una giornata invernale con produzione di soli: 2 kWh
e consumo diretto di: 9 kWh
il surplus scende a circa: 3 kWh.
La stessa batteria potrebbe quindi rimanere largamente scarica.
Questo è il motivo per cui un sistema deve essere valutato su più mesi e non su una singola giornata estiva.
7. Cosa cambia in inverno?
L’inverno rappresenta il periodo più difficile per la combinazione pompa di calore + fotovoltaico + batteria.
ENEA ricorda che il fotovoltaico continua a funzionare anche con basse temperature, ma la produzione diminuisce perché le ore di luce sono inferiori e sono più frequenti giornate nuvolose o piovose.
Nello stesso periodo, la pompa di calore può avere un utilizzo maggiore.
Si crea quindi un doppio effetto:
meno energia disponibile per caricare la batteria
e
più energia richiesta dalla casa.
Per questo una batteria dimensionata soltanto sulla base del surplus estivo può risultare poco caricata durante parte dell’inverno.
Hai una pompa di calore e stai valutando quale capacità di accumulo installare?
Lascia i tuoi contatti nel modulo: il team IS ENERGY potrà ricontattarti per approfondire i consumi della casa, il fotovoltaico e il profilo di utilizzo della pompa di calore.
8. Batteria da 5, 10 o 15 kWh: come cambia la scelta?
Non esiste una corrispondenza automatica, ma possiamo considerare tre profili indicativi.
Batteria intorno a 5 kWh
Può avere senso in una casa dove:
il surplus fotovoltaico è limitato;
il consumo serale è contenuto;
gran parte della pompa di calore funziona durante il giorno.
Batteria intorno a 10 kWh
Può essere più coerente quando:
il fotovoltaico produce un surplus consistente;
la pompa di calore continua a funzionare anche dopo il tramonto;
i consumi serali sono più elevati.
Batteria da 15 kWh o più
Può diventare interessante in abitazioni con:
maggiore produzione fotovoltaica;
consumi elevati;
pompa di calore importante;
casa completamente elettrica;
necessità di backup o autonomia maggiore.
Questi valori non rappresentano taglie standard.
La scelta deve sempre essere verificata sul profilo energetico specifico.
9. Una batteria più grande permette alla pompa di calore di funzionare tutta la notte?
Solo se la batteria è stata caricata abbastanza e se la potenza disponibile è adeguata.
Capacità energetica e potenza sono due aspetti differenti.
Una batteria può avere molti kWh disponibili, ma inverter e sistema di accumulo devono anche essere in grado di fornire i kW richiesti dalla pompa di calore e dagli altri apparecchi attivi contemporaneamente.
Per esempio, durante la sera potrebbero funzionare insieme:
pompa di calore;
piano a induzione;
forno;
elettrodomestici.
Il progetto deve quindi verificare sia:
kWh di capacità
sia
kW di potenza di scarica.
10. Conviene far funzionare la pompa di calore durante il giorno?
Quando le caratteristiche dell’abitazione lo permettono, aumentare il funzionamento nelle ore solari può migliorare l’utilizzo diretto del fotovoltaico.
ENEA raccomanda proprio di sincronizzare, anche in inverno, produzione e consumo, utilizzando eventualmente sistemi di automazione per far lavorare maggiormente la pompa di calore nelle ore centrali della giornata.
Questo può ridurre la quantità di energia che deve passare attraverso la batteria.
Per esempio, se 4 kWh vengono utilizzati direttamente dalla pompa di calore a mezzogiorno, non è necessario accumulare prima gli stessi 4 kWh e restituirli alcune ore dopo.
L’autoconsumo diretto rimane quindi una parte importante della gestione energetica.
11. Perché servono anche i dati mensili del fotovoltaico?
Il surplus disponibile cambia molto durante l’anno.
PVGIS della Commissione europea permette di stimare la produzione fotovoltaica media sia annuale sia mese per mese, considerando posizione, potenza, orientamento, inclinazione e altri parametri del sistema.
Per una casa con pompa di calore è particolarmente utile confrontare:
novembre, dicembre, gennaio e febbraio
con
maggio, giugno, luglio e agosto.
Un accumulo che viene utilizzato completamente quasi ogni sera in estate può avere un comportamento molto diverso in inverno.
Per questo il dimensionamento dovrebbe considerare un intero anno energetico.
12. Quali dati servono per scegliere la capacità della batteria?
Per una prima valutazione sono particolarmente utili:
Produzione fotovoltaica
produzione annuale;
produzione mensile;
surplus medio giornaliero.
Consumi della casa
consumo annuale;
consumo invernale;
consumo dopo il tramonto.
Pompa di calore
consumo elettrico;
ore di funzionamento;
utilizzo diurno e notturno.
Sistema fotovoltaico
potenza installata;
inverter;
monofase o trifase.
Altri carichi
induzione;
wallbox;
climatizzazione;
piscina;
altri apparecchi importanti.
Con questi dati è possibile capire se il sistema tende maggiormente verso:
5 kWh, 10 kWh, 15 kWh o capacità superiori
senza scegliere la batteria soltanto sulla base della potenza della pompa di calore.
Non sai se 5, 10 o più kWh siano adatti alla tua casa con pompa di calore?
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13. Domande frequenti su pompa di calore e batteria
Quanti kWh di batteria servono con una pompa di calore?
Non esiste una capacità standard. Devono essere confrontati soprattutto il surplus fotovoltaico disponibile e il consumo della casa nelle ore in cui il fotovoltaico non produce.
Una batteria da 10 kWh basta con una pompa di calore?
Può essere una capacità adeguata per alcune abitazioni, ma troppo grande o troppo piccola per altre. Il risultato dipende dal consumo della pompa di calore, dalla produzione fotovoltaica e dagli altri carichi domestici.
Con un fotovoltaico da 6 kW serve una batteria da 10 kWh?
Non necessariamente. La potenza fotovoltaica non determina direttamente la capacità dell’accumulo. Bisogna verificare quanto surplus produce realmente il sistema.
Una batteria da 15 kWh è migliore di una da 10 kWh?
Solo se può essere utilizzata. Se il fotovoltaico genera mediamente soltanto 4–5 kWh di surplus, una capacità molto maggiore può rimanere spesso parzialmente scarica.
La batteria può alimentare la pompa di calore durante la notte?
Sì, se il sistema dispone di energia sufficiente e della potenza di scarica necessaria. Bisogna considerare anche gli altri carichi che funzionano contemporaneamente.
In inverno serve una batteria più grande?
Non necessariamente. In inverno la produzione fotovoltaica diminuisce, quindi una batteria più grande può avere ancora più difficoltà a caricarsi completamente. ENEA raccomanda di dimensionare l’accumulo in modo coerente con l’impianto fotovoltaico e di sincronizzare i consumi con la produzione solare.
È meglio usare direttamente il fotovoltaico o caricare la batteria?
Quando possibile, utilizzare direttamente l’energia fotovoltaica evita un ulteriore passaggio di conversione e riduce la quantità di energia che deve essere spostata nel tempo. Per una casa con pompa di calore può quindi essere utile sfruttare maggiormente le ore solari.
Conclusione
La presenza di una pompa di calore non determina automaticamente quanti kWh di batteria servono.
Una scelta corretta deve partire da tre valori:
surplus fotovoltaico disponibile durante il giorno
consumo della casa dopo il tramonto
comportamento del sistema nei mesi invernali.
Una batteria troppo piccola può non riuscire a sfruttare tutto il surplus disponibile.
Una batteria troppo grande, invece, può rimanere frequentemente poco caricata, soprattutto nei mesi in cui la pompa di calore consuma di più e il fotovoltaico produce meno.
Per una casa con riscaldamento elettrico è quindi preferibile valutare insieme:
fotovoltaico + pompa di calore + batteria + inverter + profilo dei consumi.
Vuoi capire quale capacità di accumulo può essere adatta alla tua casa?
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