Il surplus di mezzogiorno esce dal contatore e non torna. Prima di spendere qualche centinaio di euro in una batteria, vale la pena guardare un serbatoio che quasi tutte le case hanno già in bagno o in cucina: un boiler pieno d’acqua è un accumulo di energia notevole, molto più capiente di quanto la maggior parte delle persone immagini.
Accumulare calore invece che elettroni
L’accumulo elettrico e l’accumulo termico partono dallo stesso problema e lo risolvono su due piani diversi.
Una batteria conserva l’energia nella forma in cui è nata. Il kilowattora che entra torna kilowattora elettrico, con un rendimento del 90-95 per cento su una chimica al litio ferro fosfato, e può alimentare qualunque cosa: il frigorifero, il router, la lavatrice della sera.
Un accumulo termico converte quel kilowattora in calore e lo mette dentro un serbatoio d’acqua. La conversione verso il calore è pressoché completa, perché una resistenza immersa trasforma in calore tutta la potenza che riceve. Il prezzo si paga sull’uscita: da lì l’energia esce solo nella forma in cui è stata messa.
Il ragionamento economico segue di conseguenza. Ha senso dove l’acqua calda sanitaria è già prodotta con l’elettricità, cioè dove quel calore lo staresti comprando comunque dal contatore. Ha molto meno senso dove la produce una caldaia a gas, perché lì stai sostituendo un’energia che costa meno.
Quanta energia entra davvero in un boiler
Il conto si fa con la capacità termica dell’acqua: servono 1,163 wattora per scaldare un litro d’acqua di un grado. Da qui discende tutto il resto.
| Serbatoio | Salto termico | Energia accumulata |
|---|---|---|
| 50 litri | da 15 a 60 °C (45 K) | 2,6 kWh termici |
| 80 litri | da 15 a 60 °C (45 K) | 4,2 kWh termici |
| 80 litri | da 40 a 60 °C (20 K) | 1,9 kWh termici |
| 150 litri | da 15 a 60 °C (45 K) | 7,9 kWh termici |
| 200 litri | da 15 a 60 °C (45 K) | 10,5 kWh termici |
Il confronto con l’accumulo elettrico è istruttivo. Gli accumuli da balcone analizzati su questo sito partono da circa 1,9 kWh e arrivano a 5,12 kWh nelle taglie più grandi, con prezzi fra 293 e 416 euro per kilowattora di capacità. Un boiler da 80 litri già installato in casa offre gratuitamente più capacità di accumulo di quasi tutti loro.
La riga da tenere presente è la terza della tabella. Il salto termico che conta davvero non parte dai 15 °C dell’acqua di rete, perché il boiler la mattina è già in parte caldo. Il margine reale su cui si lavora a mezzogiorno vale spesso venti o trenta gradi, quindi uno o due kilowattora su un serbatoio da 80 litri. Che è esattamente l’ordine di grandezza del surplus di un impianto da balcone.
Il deviatore di potenza, il pezzo che rende la cosa precisa
Accendere il boiler con un timer a mezzogiorno funziona in modo approssimativo: se in quel momento la casa sta consumando poco, la resistenza da 1.500 W tira dalla rete la parte che il fotovoltaico non copre, e il risparmio evapora.
Il deviatore di potenza risolve il problema misurando. Un trasformatore amperometrico sul cavo che entra in casa rileva il verso e l’entità del flusso; l’elettronica modula in continuo la potenza inviata alla resistenza in modo che il saldo al contatore resti intorno allo zero. Quando la lavatrice parte e il surplus scende, la resistenza scende con lei.
La modulazione avviene con un relè a stato solido comandato in modo da variare la potenza erogata, tecnica che sui progetti fai da te viene realizzata con controllo PWM e commutazione allo zero di tensione. Sul mercato italiano il riferimento più noto è il Power Reducer SA di 4-noks, che dichiara la gestione lineare di carichi resistivi monofase fino a 3,0 kW a 230 V, misura integrata tramite trasformatore amperometrico e grado di protezione IP20, quindi installazione in quadro o in ambiente interno protetto. Esistono apparecchi analoghi di altri costruttori, con potenze e modalità di espansione differenti.
Una nota impiantistica che conta: l’intervento tocca la linea del boiler e il quadro elettrico, quindi rientra nel lavoro di un elettricista abilitato e va documentato nella dichiarazione di conformità come qualunque modifica all’impianto fisso.
Resistenza o pompa di calore: il fattore tre
Qui sta la differenza più grossa fra due strade che sembrano equivalenti.
Una resistenza elettrica ha per definizione un rapporto di uno a uno: un kilowattora elettrico dentro, un kilowattora termico fuori. È il massimo teorico di quella tecnologia, e nessun apparecchio lo supera.
Uno scaldacqua a pompa di calore non produce calore, lo sposta. Preleva energia termica dall’aria dell’ambiente e la trasferisce all’acqua del serbatoio, e il rapporto fra calore reso ed elettricità consumata si chiama COP. Nelle condizioni reali di esercizio i valori si collocano fra 3 e 5: da un kilowattora elettrico escono tre o più kilowattora termici.
Per un impianto da balcone c’è un secondo vantaggio, meno evidente e forse più importante. Uno scaldacqua a pompa di calore assorbe tipicamente 400-600 W e lavora per ore, un profilo che si sovrappone quasi perfettamente alla curva di produzione di un kit da 800 W. Una resistenza da 1.500 o 3.000 W chiede invece molto più di quanto un impianto plug and play possa dare, e senza un deviatore che moduli finisce per attingere dalla rete.
| Resistenza immersa | Scaldacqua a pompa di calore | |
|---|---|---|
| Rapporto energia resa / consumata | 1 | 3-5 (COP) |
| Potenza assorbita tipica | 1.200-3.000 W | 400-600 W |
| Compatibilità con un kit da 800 W | serve modulazione | naturale |
| Costo dell’apparecchio | spesso già installato | investimento a sé |
| Vincoli di installazione | nessuno di rilievo | volume d’aria, scarico condensa, rumore |
Il limite pratico dello scaldacqua a pompa di calore in appartamento riguarda proprio l’ultima riga: l’apparecchio ha bisogno di un volume d’aria da cui prelevare calore o di canalizzazioni verso l’esterno, produce condensa da scaricare e fa rumore. In una villetta con locale tecnico è la soluzione naturale; in un bilocale con il boiler nel bagno la valutazione è meno scontata.
Il limite che nessun apparecchio supera
L’energia messa in un accumulo termico esce come acqua calda. Punto.
Questo esclude di colpo la parte dei consumi serali che riguarda il frigorifero, l’illuminazione, il televisore, il router e il computer, cioè proprio il carico di base che rende interessante una batteria su un impianto da balcone. Il ragionamento su quel carico è sviluppato nell’articolo su cosa alimentare con un pannello solare da balcone, e la conclusione è che si tratta di un consumo continuo di poche decine di watt che dura tutta la notte.
Vale anche il verso opposto: se la casa produce acqua calda con l’elettricità, quella voce pesa circa il 20 per cento dei consumi energetici domestici, quindi coprirne una parte con il sole non è un dettaglio.
La scelta sensata non è fra le due strade. È capire quale delle due quote di consumo, il carico di base elettrico o l’acqua calda, il proprio impianto riesce a coprire davvero.
Le dispersioni: un accumulo termico si svuota da solo
Una batteria carica al 100 per cento a settembre è ancora quasi carica a ottobre. Un serbatoio d’acqua a 60 °C torna tiepido nel giro di un giorno o due, perché l’isolamento rallenta la dispersione senza annullarla.
Dal 26 settembre 2017 i serbatoi per acqua calda fino a 2.000 litri sono classificati in base alla dispersione termica in classi di efficienza da A+ a C, e il valore in watt compare nella scheda tecnica dell’apparecchio insieme al profilo di carico dichiarato dal costruttore. Un serbatoio vecchio con isolamento sottile disperde molto più di uno recente, e su un accumulo termico questo è il parametro che decide se il gioco vale la candela.
La conseguenza operativa è semplice: il calore accumulato a mezzogiorno va consumato entro sera, al più tardi la mattina successiva. L’accumulo termico è un contenitore per il ciclo giorno-notte, e non ha alcuna vocazione stagionale.
Quando ha senso su un impianto da balcone
Mettendo insieme i pezzi, le condizioni che rendono interessante questa strada sono quattro, e vanno verificate tutte.
L’acqua calda sanitaria di casa deve essere elettrica, altrimenti si sostituisce energia a buon mercato. Il boiler deve essere già installato e in buono stato, perché comprarne uno per l’occasione cambia il conto. Il consumo di acqua calda deve essere regolare, così il serbatoio si svuota e c’è margine per ricaricarlo. E deve esistere un surplus reale a mezzogiorno, cosa che dipende dal carico di base della casa più che dalla taglia dell’impianto.
Quando queste quattro condizioni ci sono, il deviatore di potenza è probabilmente l’investimento con il ritorno più rapido dell’intero impianto: sfrutta un serbatoio già pagato e non ha celle che invecchiano.
Quando manca anche solo la prima, la strada torna quella classica: spostare i consumi nelle ore di sole, e valutare un accumulo elettrico con il metodo descritto nell’articolo su quanta capacità serve.
Il verdetto
L’accumulo termico è la risposta giusta a una domanda precisa: come non regalare alla rete il surplus di mezzogiorno quando in casa l’acqua calda si fa con la corrente. Un boiler da 80 litri contiene 4,2 kWh termici su un salto di 45 gradi, più di quanto immagazzini la maggior parte degli accumuli da balcone, e in casa c’è già.
Il pezzo da comprare è il deviatore di potenza, che modula la resistenza sul surplus reale invece di accenderla a orario. Chi può installare uno scaldacqua a pompa di calore moltiplica il risultato per tre e ottiene in più un profilo di assorbimento che si sposa naturalmente con un kit da balcone.
Resta il confine da tenere a mente in ogni ragionamento: quel kilowattora torna come doccia calda, e la sera il frigorifero continua a comprare dalla rete. Per coprire anche quello serve un accumulo elettrico, che risponde a una domanda diversa.
Domande frequenti
Cos'è l'accumulo termico su un impianto fotovoltaico?
È la scelta di conservare il surplus sotto forma di calore invece che di elettricità. Un dispositivo rileva l'energia che sta per uscire verso la rete e la manda a una resistenza immersa nell'acqua di un boiler, oppure a uno scaldacqua a pompa di calore. L'acqua calda resta disponibile per ore, e la casa evita di comprare quell'energia la sera.
Quanti kWh si possono accumulare in un boiler?
Il conto si fa con la capacità termica dell'acqua, 1,163 Wh per litro e per grado. Un boiler da 80 litri portato da 15 a 60 °C immagazzina circa 4,2 kWh termici, uno da 150 litri circa 7,9 kWh, uno da 200 litri circa 10,5 kWh. Sono valori superiori alla capacità di quasi tutti gli accumuli elettrici da balcone, con la differenza sostanziale che tornano indietro come calore.
Serve un dispositivo speciale o basta accendere il boiler?
Un timer che accende il boiler a mezzogiorno funziona, in modo grossolano. Il pezzo che rende la cosa precisa è il deviatore di potenza, che misura il flusso al contatore e modula la potenza inviata alla resistenza per assorbire esattamente il surplus. Il Power Reducer SA di 4-noks, per esempio, gestisce in modo lineare fino a 3,0 kW a 230 V e integra la misura tramite trasformatore amperometrico.
Un kit da balcone da 800 W basta per scaldare l'acqua?
Basta per un contributo serio. Portare da solo un boiler a temperatura in poche ore richiede molto di più. Una resistenza da 1.200 W alimentata a 800 W impiega più tempo, e il surplus reale di un kit da balcone in una giornata di sole si conta in uno o due kilowattora. Con quei numeri si alza la temperatura di un boiler da 80 litri di venti o trenta gradi, che è comunque un pieno di energia sottratto alla bolletta serale.
Meglio una resistenza elettrica o uno scaldacqua a pompa di calore?
La pompa di calore vale circa tre volte, perché un COP fra 3 e 5 significa che da un kilowattora elettrico ricava tre o più kilowattora termici. In più assorbe 400-600 W, una potenza che si sposa bene con quella di un kit da balcone, mentre una resistenza da 1.500 o 3.000 W chiede molto di più di quanto un impianto plug and play possa dare.
L'accumulo termico può sostituire la batteria?
Risponde a un bisogno diverso. Il calore accumulato torna soltanto come acqua calda, quindi copre docce e cucina; non alimenta il frigorifero, le luci o il computer. Su una casa dove l'acqua calda è elettrica il risparmio è concreto e l'investimento molto più basso di una batteria, però restano fuori tutti gli altri consumi serali.
Quanta energia perde un accumulo termico da solo?
Un serbatoio d'acqua calda si raffredda in continuazione attraverso l'isolamento. Dal 26 settembre 2017 i serbatoi fino a 2.000 litri sono classificati in base alla dispersione termica in classi da A+ a C, e il valore in watt compare nella scheda tecnica dell'apparecchio. In pratica il calore accumulato a mezzogiorno va consumato entro sera o al massimo la mattina dopo.
Ha senso l'accumulo termico se ho la caldaia a gas?
Il vantaggio si riduce parecchio, perché l'energia che sostituisci costa il prezzo del gas invece del prezzo dell'elettricità. Il conto va rifatto sul proprio contratto: sostituire un kilowattora elettrico da bolletta ha un valore molto più alto che sostituire l'equivalente in metano. Su casa a gas la strada più sensata resta spostare i consumi elettrici nelle ore di sole.