July 2012

Un concetto intelligente con vantaggi supplementari

Una fornitura elettrica sicura e un autoconsumo massimizzato con i sistemi di backup FV

Alla maggior parte dei gestori di impianti fotovoltaici non è chiaro che il proprio impianto viene disinserito dalla rete immediatamente in caso di blackout di corrente. Così la corrente prodotta con l’energia solare non è più disponibile nella propria abitazione, indipendentemente dall’irraggiamento solare.

Ciò è dovuto dalla norma di sicurezza VDE 126.1.1 che richiede l’immediata disinserzione degli inverter che immettono nella rete in caso di blackout, per non mettere in pericolo le persone che operano sulla rete presumibilmente priva di tensione. Chi lo desidera, può già oggi mettersi al riparo dai blackout elettrici, 24 ore su 24, con un piccolo sforzo: SMA offre infatti un sistema completo preconfigurato e facile da installare, con il quale integrare agli impianti FV un inverter a batteria con accumulatore collegato.

Combinazione utile

Fig. 1: Energia solare anche in caso di blackout della rete: il sistema Sunny Backup di SMA.

Il fascino particolare di questo concetto di backup: anche se la rete di alimentazione è colpita da blackout, la corrente non è garantita solo dalla batteria, ma anche dall’impianto FV, in base alle condizioni di irraggiamento. In questo modo la dimensione della batteria non è eccessiva, facendo risparmiare non solo spazio ma anche denaro. Un ulteriore vantaggio consiste nel supportare l’autoconsumo di energia solare, incentivato dal 2009. Perché con l’ausilio degli accumulatori è possibile scegliere liberamente il momento del consumo, indipendentemente da quando l’energia viene prodotta. In questo modo è possibile aumentare decisamente la quantità di energia solare utilizzata direttamente.

Ampia gamma di prodotti

I sistemi di backup di SMA sono disponibili in pacchetti completi con potenze diverse, i Sunny Backup Set S, M, L e XL. La variante S è stata sviluppata in particolare per basse potenze e pertanto è l’ideale per piccoli impianti su tetto fino a 5 kWp (fig. 1). Il termine “set” è inteso alla lettera, si tratta infatti di un pacchetto preconfigurato e adeguato in modo ottimale che comprende tutti i componenti necessari, comprese batterie e cavi. Per il set S la potenza massima dell’inverter a batteria, con cui è possibile azionare utilizzatori di corrente basati su batteria, è pari fino a 2 200 W in funzionamento continuo. Diversamente da tanti altri inverter a batteria, l’apparecchio qui impiegato, Sunny Backup 2200, è tuttavia decisamente più resistente per breve tempo: è in grado di fornire 2 900 W per 30 minuti e addirittura 3 800 W per un minuto, dunque quasi il doppio della potenza nominale. Altro aspetto positivo: gli impianti FV esistenti possono essere integrati in qualsiasi momento con un sistema di backup, se è impiegato un inverter FV di SMA. Oltre al fatto che viene mantenuto per intero l’eccezionale grado di rendimento dell’impianto FV, anche con il sistema di backup.

Quattro componenti principali

Un impianto FV ampliato con un Sunny Backup Set S è sostanzialmente formato da quattro componenti: Sunny Backup 2200, Automatic Switch Box S, il gruppo batterie e naturalmente il rispettivo inverter FV. L’inverter a batteria svolge diversi compiti: controlla la batteria, trasforma all’occorrenza la corrente della batteria in corrente alternata per la rete domestica e, come generatore di rete, è responsabile della relativa tensione, frequenza e differenza di fase, se la rete pubblica è colpita da blackout. All’interno dell’Automatic Switch Box S sono raggruppati tutti i cavi CA. Oltre al relè che conduce la corrente FV direttamente nella rete domestica in caso di dispositivo di disinserzione attivato. La batteria funge da fonte di energia nel caso di un guasto alla rete, se la potenza FV attuale non dovesse essere sufficiente. La sua capacità è dimensionata per l’alimentazione degli utilizzatori di corrente più importanti durante le ore notturne o in caso di potenza FV ridotta. Infine anche l’inverter FV deve essere collegato al sistema di backup. A tal fine il monitoraggio della rete viene configurato nella modalità “Off-Grid” che comporta una maggiore tolleranza rispetto agli scostamenti dai parametri di rete, una concessione al comportamento più sensibile delle reti ad isola. Inoltre è in grado di ridurre autonomamente la sua potenza di immissione in funzione della frequenza di rete (ad isola). In questo modo si evita un surplus di potenza, quando la batteria è carica e il fabbisogno di energia domestico è più basso rispetto all’energia fornita dal generatore FV.

Fornitura elettrica al riparo da blackout

La figura 2 mostra la struttura di un impianto FV con sistema di backup e configurazione dei contatori per la registrazione dell’autoconsumo, come possibile e opportuna dal 2009, l’anno di messa in servizio. Direttamente dietro all’inverter FV si trova il contatore di produzione, sulla linea che collega alla rete pubblica sono collocati uno dietro l’altro un contatore di consumo e uno di immissione (entrambi vengono indicati solitamente come contatore bidirezionale). Solitamente la corrente FV attraversa la AS-Box fino agli utilizzatori domestici. Solo la quantità di corrente non direttamente utilizzata confluisce nella rete pubblica tramite il contatore di immissione. Nel caso opposto, ovvero se il carico supera la potenza FV, la differenza viene prelevata dalla rete. In caso di guasto della rete, la Switch Box si stacca dalla rete in massimo 50 millisecondi, nell’inverter a batteria si apre il relativo relè e il relè di accoppiamento FV si chiude (fig. 3). Gli utilizzatori domestici continuano ad essere riforniti, a seconda della disponibilità, con corrente FV o corrente della batteria, su richiesta nel Set M è possibile interconnettere tutti e tre i conduttori esterni. In qualità di generatore di rete, l’inverter a batteria cerca di equilibrare offerta e domanda energetica, laddove la massima potenza generata è stabilita dalla potenza FV attuale e la potenza massima dell’inverter a batteria. La corrente FV utilizzata in casa continua ad essere registrata mediante la differenza tra i contatori e retribuita di conseguenza. Dato che il contatore di immissione non si ferma, l’autoconsumo corrisponde direttamente alla produzione FV, indipendentemente dal fatto che con la corrente venga alimentato un utilizzatore o caricata la batteria.

Fig. 2: Impianto FV con Sunny Backup Set S con alimentazione di rete.

Aumento dell’autoconsumo tramite ripartizione dei carichi

Oltre alla funzione di backup, un impianto FV basato su accumulatori offre anche la possibilità di aumentare la quota di autoconsumo con la ripartizione dei carichi. L’articolo 33 della Legge EEG definisce l’autoconsumo come la quantità di energia FV consumata direttamente sul luogo di produzione. La quota di autoconsumo corrisponde dunque alla percentuale di autoconsumo della quantità totale di energia FV prodotta. La quota di autoconsumo conseguibile dipende tuttavia prevalentemente da due fattori: da un lato il rapporto tra produzione e consumo, dall’altro la loro correlazione temporale. Ecco due esempi a tale scopo: con una produzione annua di 40 000 kWh e un fabbisogno standard di 4 000 kWh la quota di autoconsumo non potrà mai essere superiore al 10%, indipendentemente dalla correlazione temporale. Invece se la produzione e il consumo si equivalgono, ma in momenti totalmente diversi, la quota di autoconsumo sarà nulla. Proprio in questo caso può essere utile un sistema a batteria: l’energia FV prodotta che non può essere consumata immediatamente viene stoccata temporaneamente nella batteria. L’energia FV così stoccata può dunque essere utilizzata senza problemi in un momento successivo, scelto dall’utente. Secondo le analisi di SMA, la quota di autoconsumo “diretto” è pari a circa il 30% nella media annuale, prendendo in considerazione un’utenza di quattro persone e un impianto FV con potenza di picco di 5 kW). Con l’impiego di un Backup Set S questo valore potrebbe salire fino al 55%.

Fig. 3: Impianto FV con Sunny Backup Set S in caso di blackout della rete.

Compito complesso: gestione energetica

L’uso opportuno della funzione di accumulo richiede tuttavia una rapida acquisizione e valutazione di tutti i contatori, il che presuppone contatori intelligenti con uscita dati. Da questi dati è possibile ricavare innanzitutto i valori attuali di produzione, consumo, autoconsumo e immissione in rete. In base a tali valori è necessario decidere se stoccare l’energia solare in eccesso nella batteria o se immetterla nella rete pubblica. Invece, in caso di potenza FV ridotta, l’energia necessaria agli utilizzatori deve essere prelevata dalla batteria o dalla rete? Naturalmente sono ipotizzabili anche soluzioni transitorie. E oltre al livello di carica della batteria, anche le tariffe dell’elettricità variabili in base all’orario potrebbero influire su queste decisioni, oppure le previsioni per la produzione FV.

Soluzione in arrivo

Con Sunny Home Manager, SMA ha annunciato una soluzione per la gestione energetica a inizio 2012, che dovrebbe essere anche in grado di integrare il sistema Sunny Backup. Questo apparecchio è già interessante per molti gestori grazie alla sua funzione di base per una fornitura elettrica sempre garantita, inoltre i costi per l’intero Sunny Backup Set corrispondono a un po’ più del 20% rispetto a un impianto standard da 5 kWp e in confronto risultano pertanto contenuti. Da agosto 2011 tuttavia è disponibile anche una versione modificata: con un’interfaccia per contatori supplementare e un software avanzato, il sistema Sunny Backup può aumentare autonomamente la quota di autoconsumo grazie allo stoccaggio intermedio di energia solare, impostando su zero lo scambio di energia con la rete. Così l’accesso a una fornitura energetica orientata al futuro sarà possibile a quasi tutti i gestori di impianti.

Sommario

  1. Una fornitura elettrica sicura e un autoconsumo massimizzato con i sistemi di backup FV
  2. Combinazione utile
  3. Ampia gamma di prodotti
  4. Quattro componenti principali
  5. Fornitura elettrica al riparo da blackout
  6. Aumento dell’autoconsumo tramite ripartizione dei carichi
  7. Compito complesso: gestione energetica
  8. Soluzione in arrivo

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