Casa a costo Zero! come azzerare costi energetici e di riscaldamento

Che cos'è la Casa a costo Zero?

Che cosa si intende per "Casa a costo Zero" ? Un abitazione che non ha alcun costo energetico di riscaldamento, produzione di acqua sanitaria ed energia elettrica. Un sogno! Una casa dove poter vivere comodamente, senza alcun costo energetico di riscaldamento, acqua calda, illuminazione, alimentazione di elettrodomestici, televisori, pc, ecc.

Com'è possibile realizzare una casa così? Vediamolo insieme.
L'argomento verrà trattato per gradi, esaminando diverse tecnologie a risparmio energetico.

Nello schema semplificato che vediamo sopra , illustriamo un mix di tecnologie atte al raggiungimento dell’indipendenza energetica, sia termica che elettrica.

Per avere un buon risultato queste tecnologie dovranno essere ben dimensionate in base alle caratteristiche energetiche della casa e soprattutto debbono dialogare tra loro.

Legenda :

  1. Impianto Fotovoltaico;
  2. Inverter Multifunzione;
  3. Contatore di scambio sul posto;
  4. Contatore di rete;
  5. Rete elettrica;
  6. Box batterie al litio;
  7. Utilizzo elettrico della casa;
  8. Gestore accumulo termico;
  9. Power Reduce;
  10. Caldaia elettrica a dissociazione Ionica;
  11. Pompa di Calore;
  12. Serbatoio accumulo Termico;
  13. Monitoraggio remoto per Impianto fotovoltaico;
  14. Scambiatore di calore per acqua sanitaria;
  15. Scambiatore di calore per la Caldaia ionica;
  16. Scambiatore di calore per la Pompa di calore.

Quando si installa un impianto fotovoltaico sulla propria abitazione, si ha la speranza o presunzione che i costi elettrici annui , calino vistosamente o addirittura si azzerino.

Purtroppo non è così.

La verità è che riusciremo a sfruttare solo il 25% dell’energia prodotta dal fotovoltaico,

Il problema di fondo è che non combaceranno mai i tempi di produzione con quelli di utilizzo, anche se programmiamo l’utilizzo della lavatrice, e dell’asciugatrice, di giorno, quando l’impianto fotovoltaico è al massimo della sua resa.

In questo caso potremmo arrivare al 30% di autoconsumo, ma non di più.

Il rimanente 70% di energia prodotta dal nostro fotovoltaico, verrà ceduta alla rete per pochi centesimi al kw e ci verranno rimborsati solamente dopo un anno.

Quindi se intendiamo raggiungere l’obbiettivo della casa a costo zero, ovvero dell’indipendenza energetica, la prima cosa da fare è portare l’autoconsumo del fotovoltaico. al 100%, e per ottenere questo risultato occorre accumulare l’energia prodotta in surplus non auto consumata subito.

grafico energia autoconsumo

Nel grafico sopra vediamo il classico andamento dell’autoconsumo di energia prodotta dal nostro impianto fotovoltaico senza adottare particolari sistemi di accumulo.

gestire energia casa costo 0

Nel secondo grafico vediamo come gestire la quota parte di energia destinata alla cessione rete, tramite due sistemi di accumulo che lavoreranno insieme.  Il verde è l ’accumulo elettrico, il rosso è l’accumulo termico.

“Perché due sistemi di accumulo?

Quando si ricarica una batteria, o un pacco di batterie, che sia al piombo gel o al litio c’è sempre un regolatore di carica che gestirà in maniera corretta la ricarica delle batterie, in modo tale che gli si garantisca una giusta aspettativa di vita.

Questo dispositivo farà da filtro e catturerà solo una quota parte dell’energia disponibile, poi una volta che le batterie saranno completamente cariche non verrà più prelevata energia dal fotovoltaico.

Quindi con il solo accumulo elettrico potremmo portare l’autoconsumo del nostro impianto fotovoltaico dal 30%, al 60%, ma non di più.

Il rimanente 40% di energia la cattureremo tramite dei particolari dispositivi elettronici e creeremo l’accumulo termico, che ci servirà per produrre acqua sanitaria tutto l’anno (gratis) e contribuirà anche al riscaldamento invernale.

Ora siamo arrivati al 100% di autoconsumo dell’energia prodotta dal nostro impianto fotovoltaico e solo ora avremo un consistente calo delle bollette elettriche, ma anche di quelle termiche.

L’accumulo termico dovrà essere fatto solo con quella quota parte di energia prodotta dal nostro Fotovoltaico che rimarrà disponibile dopo il consumo domestico e l’accumulo elettrico, e mai con l’energia prelevata dalla rete.

Per ottenere questo risultato occorre adottare delle tecnologie specifiche, che vediamo sullo schema nr.1 e sono il modulo nr.8, il nr. 9 ed il nr. 10.

Il modulo nr. 8 è un interruttore intelligente che si attiverà solo quando ci sarà energia in surplus e la invierà alla caldaia Ionica. Questa quota di energia avrà un valore di potenza variabile, che a volte sarà inferiore alla potenza di picco dalla caldaia Ionica.

Per evitare che si vada a prelevare la differenza di potenza dalla rete cè il modulo nr.9 chiamato Power Reduce, che farà da filtro d’interfaccia , ed impedirà di andare a prelevare energia dalla rete.

Con questi dispositivi produrremo acqua calda gratis, con il sole.

In pratica farà la stessa funzione del solare termico, che con queste tecnologie non servirà più. Due pannelli solari termici occupano 4 mt./2 di tetto, questo spazio lo potremo destinare a 600 watt. di fotovoltaico in più.

Vediamo ora l’impianto fotovoltaico con l’accumulo elettrico e gli elementi che lo compongono.

La novità di questo impianto si trova nell’inverter multifunzione. Questo particolare Inverter, made in Italy, svolgerà il compito di ben quattro dispositivi che fino a poco tempo fa occorreva acquistare separati, e sono:

Inoltre esso potrà ricaricare sia batterie al piombo che al litio, basterà settare i giusti parametri di ricarica in base le batterie che verranno adottate.

Quindi con soli tre componenti  (pannelli fotovoltaici, inverter e pacco di batterie) avremo il nostro generatore di energia elettrica con accumulo.

La centrale Termica

Esaminiamo ora la Centrale Termica. Anche qui troveremo delle novità.

Innanzi tutto è una centrale totalmente elettrica, quindi niente metano o GPL o altro. Tutto elettrico, perché la nostra casa avrà come unica fonte di energia l’elettricità.

L’impianto è composto da un particolare serbatoio di accumulo e da due generatori di calore elettrici.

Quindi un impianto Ibrido con due tecnologie che sono complementari.

Questo tipo di impianto termico potrà servire diversi tipi di impianti radianti.

Ad esempio:

Basterà settare la giusta temperatura dell’acqua da inviare all’impianto radiante.

“Perché adottiamo due diversi tipi di generatori di calore?

I motivi sono diversi.

1 – Pompa di Calore

La pompa di calore potrà arrivare a generare temperature di 55° non oltre. Non verrà usata per creare l’accumulo termico da fotovoltaico, in quanto non potrà lavorare con un energia di potenza variabile , in quanto il compressore si brucerà
subito.

Di contro  la pompa di calore è la tecnologia con la più alta efficienza oggi conosciuta, siamo arrivati ad un COP di 4.5 quindi essa sarà il cuore dell’impianto termico e farà il grosso del lavoro sulla nostra centrale termica.

Vediamo ora la caldaia ionica.

2 – Caldaia ionica

Cos è questo misterioso prodotto  (ne parlo in maniera approfondita su questo articolo).

Sintetizzando essa è una caldaia elettrica ad alta efficienza, il doppio di una normale resistenza elettrica, affidabile e praticamente indistruttibile, potrà lavorare per anni di seguito ininterrottamente e non subirà nessun tipo di stress.

Essa potrà raggiungere temperature molto elevate, volendo fino a 100°.

Può lavorare con fornitura di energia elettrica a potenza variabile, quindi ideale per fare l’accumulo termico da fotovoltaico, tutta l’energia elettrica che le si invierà la trasformerà in calore , ma con un alto coefficiente di resa.

3 – Serbatoio d’accumulo

Analizziamo ora il serbatoio di accumulo che è il cuore dell’impianto termico.

” Perché dovrei accumulare acqua a temperature di 80° o più, quando ho un impianto radiante che funziona bene con temperature dell’acqua di soli 35°?

Perché dobbiamo creare un volano termico.

A parità di litri di acqua, più sarà alta la sua temperatura, più calorie avrò accumulato, ( 500 lt. X 80°) fanno 40.000 calore , o 40 Kw termici, 500 lt. x 55° fanno 27.500 Cal.

Questo particolare serbatoio di accumulo ha tre scambiatori di calore al suo interno.

Il nr. 14 è lo scambiatore che preleverà (solo il calore) non l’acqua, per creare acqua calda sanitaria e lo farà nella parte alta del serbatoio, la zona più calda.

In questo modo si evitano i problemi di legionella in quanto non preleveremo l’acqua tecnica ma solo il suo calore.

Nello scambiatore nr.15, posizionato sulla parte alta del serbatoio, verrà inviato il fluido caldo della caldaia ionica, quindi scambio diretto per avere una maggiore resa.

Lo scambiatore nr.16 posto nella parte più bassa del serbatoio, è il condensatore della pompa di calore, al suo interno circolerà il Freon ad alta temperatura (non l’acqua calda). Quindi anche qui avremo uno scambio di calore diretto con una maggiore resa.

Con questa logica di impianto avremo dei sbrinamenti di soli 60 secondi, contro i 5 minuti dei sistemi tradizionali.

Saremo inoltre in grado di raggiungere temperature di 60° con la sola pompa di calore, grazie allo scambio di calore diretto.

In questo modo il grosso del lavoro lo farà la pompa di calore con un COP di 4.5, mentre la caldaia Ionica dovrà fare il restante salto termico fino a 70 o 80°. Per cui lavorerà pochissimo, ma farà quello non potrà mai fare la pompa di calore, raggiungere alte temperature anche di 90° ( autolimitata).

Lo scopo è accumulare calore di giorno quando il fotovoltaico produce ed utilizzare questo calore accumulato la sera e di notte tenendo spente le due centrali termiche.

Quindi più Kw termici avrò accumulato maggiore sarà la mia indipendenza energetica.

Possiamo paragonare l’accumulo termico all’accumulo elettrico. Più potenti saranno le batterie più energia avrò poi a disposizione.

Quindi a parità di Volt dovrò aumentare gli Amper (48 V. X 200 A ) fanno 9,6 Kw di potenza elettrica, mentre 48 V. X 100 A fanno 4,8 Kw di potenza elettrica accumulata.

Concludendo spero di aver descritto in modo comprensibile a tutti la logica d’insieme di questo impianto, che ci permetterà di raggiungere l’indipendenza energetica e dunque la famigerata casa a costo zero.

Rimaniamo a disposizione per progetti dettagliati e preventivi.

P. Ind. Stefano Pignotti
Rep. Progetto:
La Casa a Costo Zero
Cell.3346733767

S.T.E. F.lli Pignotti vende e installa i propri prodotti in tutte le provincie della regione Marche: Ancona, Ascoli Piceno, Fermo, Macerata e Pesaro.
L'azienda ha sede a Civitanova Marche (MC) ed è specializzata nel settore della climatizzazione, pompe di calore ed energie rinnovabili.