Pompa di calore e fotovoltaico: come funziona l’integrazione per Ecobonus 110

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Pompa di calore e impianto fotovoltaico, l’integrazione perfetta per usufruire dell’Ecobonus 110. L’installazione di una pompa di calore alimentata da un impianto fotovoltaico con accumulo è la soluzione che consente di acquisire piena autosufficienza energetica. E al contempo di soddisfare i requisiti per la detrazione al 110%, attivando gli interventi di efficientamento energetico trainanti (pompa di calore) e trainati (l’impianto fotovoltaico). Due criteri essenziali per soddisfare il Superbonus 110 per un limite di spesa di 30mila euro.

Indice dei contenuti

Le pompe di calore di ultima generazione possono climatizzare gli ambienti e produrre acqua calda sanitaria in un modo molto efficiente a costi molto contenuti. Quando poi sono alimentate da un impianto fotovoltaico con accumulo, in sostituzione dell’energia della rete, si raggiunge l’autosufficienza energetica con le detrazioni previste dall’Ecobonus 110 a costo zero

La riqualificazione energetica degli edifici esistenti in rapporto al miglioramento dell’efficienza energetica e alla diffusione delle rinnovabili trova nelle pompe di calore un ruolo fondamentale.

Pompa di calore: risparmio energetico

Le pompe di calore sono una valida alternativa agli impianti di condizionamento e riscaldamento tradizionali a combustione, grazie al risparmio garantito in termini di energia e alla riduzione delle emissioni nocive. Il risparmio di energia di una pompa di calore è dal 40% al 60% per ciò che concerne il riscaldamento invernale rispetto ai sistemi tradizionali a combustibile fossile, con conseguente riduzione delle emissioni dei gas che danneggiano l’ambiente e che sono causa dell’inquinamento atmosferico e dell’effetto serra. L’elevata economicità data dalla riduzione dei costi di riscaldamento degli ambienti può raggiungere in media il 50% di riduzione sui sitemi fossili. 

La pompa di calore, infatti, permette il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria e dell’aria degli ambienti grazie al fatto che utilizza energia termica a bassa temperatura, prelevata direttamente dalla sorgente termica naturale esterna che viene trasferita alla sorgente ad alta temperatura. 

Questo processo è reso possibile impiegando non oltre il 20 o 25% di energia elettrica ed utilizzando fino al 75% di energia prelevata dall’ambiente esterno. Integrando la produzione di elettricità prodotta da un impianto fotovoltaico alla pompa di calore si raggiunge un impatto ambientale praticamente nullo. Si tende inoltre a un impianto ecosostenibile, che preleva cioè dall’ambiente il 100% dell’energia necessaria al suo funzionamento. Ciò permette di ottenere l’indipendenza totale da gas e petrolio, azzerando le bollette del fornitore.

Una pompa di calore alimentata da un motore elettrico per il riscaldamento di edifici, con la somministrazione di 20-40 kWh di energia elettrica, riesce a produrre in media 100 kWh. 

Un recente studio ha concluso che in Italia, sostituendo tutti gli impianti di combustione con le pompe di calore, i consumi per la climatizzazione crollerebbe immediatamente, con un risparmio di 17 Mtep all’anno che, tradotto in euro in base ai prezzi attuali di petrolio e gas, equivarrebbe ad una riduzione della spesa di 13 miliardi di euro ed una riduzione delle emissioni pari a 39 milioni di tonnellate di CO2. Considerando che gli obiettivi dell’Italia relativi al risparmio energetico per il 2020 corrispondevano a una contrazione dei consumi di 40 Mtep, è facile capire quale può essere il potenziale delle pompe di calore.

Pompa di calore: come funziona

Le pompe di calore sono macchine termiche che operano trasferendo calore da una sorgente fredda a una calda e sono impiegate per il riscaldamento degli ambienti e la produzione di acqua calda sanitaria. Sono diventate il modo più efficiente per fornire riscaldamento e raffreddamento in molte applicazioni e in molti campi, in quanto possono sfruttare le fonti di energia rinnovabile per il proprio funzionamento.

La pompa di calore consente il condizionamento dell’aria all’interno degli edifici riscaldandola o raffreddandola direttamente, oppure in modo indiretto tramite l’utilizzo di un fluido intermedio, normalmente acqua (detta, acqua tecnica), che trasporta il calore ai vari ambienti e lo cede attraverso degli scambiatori.

La maggior parte delle pompe di calore funziona attraverso il ciclo a compressione di vapore, i cui componenti principali sono: compressore, valvola di espansione e due scambiatori di calore, ovvero l’evaporatore e il condensatore.

Dal lato esterno il sistema può scambiare direttamente calore con l’aria, prelevando la quantità necessaria per il funzionamento invernale e dissipando durante quello estivo. Il processo può avvenire con l’utilizzo di un fluido intermedio che consente di scambiare calore con la sorgente esterna, la quale può essere costituita da acqua superficiale o acqua di falda, terreno o rocce.

Sul mercato sono presenti diverse tipologie di pompe di calore che si differenziano tra loro in base alla sorgente termica da cui prelevano calore. Escludendo le pompe di calore geotermiche, la cui sorgente è il suolo, a seconda del tipo di sorgente esterna e interna dell’edificio, sono in commercio quattro pompa di calore:

Pompa di calore aria aria

Le pompe di calore aria-aria agiscono sull’aria interna degli ambienti da climatizzare attraverso il prelievo di calore dall’aria esterna nel periodo invernale, viceversa attraverso la cessione di calore all’esterno nel periodo estivo. All’interno di questi sistemi, chiamati split, l’energia termica prodotta dal condensatore è indirizzata tramite particolari canalizzazioni ai diffusori, che consentono di scambiare calore con l’aria dell’ambiente interno. Si tratta certamente della tipologia di pompa di calore di costo minore: sul mercato una pompa aria aria ha un prezzo a partire dai 200 euro. 

Il 95% delle di pompe di calore installate in Italia utilizza come sorgente fredda l’aria e in particolare l’84% dei modelli è costituito dalla tipologia aria-aria

Pompa di calore aria acqua

Le pompe di calore aria acqua riscaldano o raffreddano l’acqua contenuta in un circuito che trasporta calore nelle varie zone da climatizzare. La pompa si serve solitamente di fan coils oppure pannelli radianti, che riescono a sfruttare al meglio le basse temperature tipiche delle pompe di calore ad aria. Gli impianti che sfruttano l’aria come sorgente trovano le condizioni più favorevoli per il loro impiego nelle zone a clima temperato tipiche della maggior parte delle regioni italiane. Il prezzo sul mercato di una pompa aria acqua oscilla dai 300 al 900 euro al kW, fino a un massimo di 2000 euro. Un costo molto maggiore si registra per gli impianti acqua-acqua, soprattutto relativi alle spese di installazione e montaggio.

Secondo uno studio dell’Università Iuav di Venezia, le pompe di calore di tipo aria-acqua totalizzano sul mercato italiano solamente il 12% in termini di pezzi venduti. Considerando il fatturato totale, invece, realizzano una quota pari al 37%. Questo perché le pompe di calore aria acqua sono in generale medio-grandi, pari a 20-30 kW in media contro i 5-10 delle macchine aria-aria, e costano mediamente 4-5 volte di più delle apparecchiature aria-aria.

Pompa di calore e fotovoltaico per Ecobonus 110

L’Ecobonus 110 comprende la sostituzione degli impianti di climatizzazione invernali esistenti con caldaie a condensazione o a pompa di calore. L’installazione di una pompa di calore quindi rientra nelle detrazioni al 110% del Superbonus e Ecobonus 110 solo per la sostituzione di un impianto già esistente di singole abitazioni o condomini, rimangono invece escluse le abitazioni che non dispongono già di un sistema di riscaldamento.

Il tetto di spesa stabilito dal decreto Crescita 2020 è fissato a 30mila euro per la sostituzione degli impianti con sistema a pompa di calore, comprensivi del costo di smaltimento del vecchio impianto.

L’Ecobonus 110 prevede inoltre l’installazione di pompe di calore e sistemi ibridi assemblati abbinati all’installazione di impianti fotovoltaici e relativi sistemi di accumulo. L’integrazione della pompa di calore con un sistema fotovoltaico consente di ovviare alla distinzione tra lavori trainati e trainanti per la quale il solo impianto fotovoltaico non sarebbe comprensivo delle detrazione al 110 di Ecobonus, essendo incluso nei lavori secondari e quindi solo trainati.

Il guadagno maggiore è nel fatto che la pompa di calore è alimentata dall’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico e il sistema raggiunge l’autosufficienza energetica, abbattendo in un solo colpo la bolletta del gas e quella dell’elettricità. 

Pompa di calore e fotovoltaico con accumulo

Una stima esatta del fabbisogno energetico della pompa di calore in rapporto ai metri quadri del nostro immobile e in relazione alla produzione del nostro impianto fotovoltaico ci permettono l’indipendenza da altre fonti energia. Va subito aggiunto che è necessario adottare un impianto fotovoltaico con accumulo, per stoccare l’energia solare prodotta su scala annuale e sopperire alla minore radiazione solare dell’inverno. La scelta delle batterie di accumulo per un impianto fotovoltaico è fondamentale per garantire la massima autonomia. 

Il fotovoltaico con accumulo consente di utilizzare l’energia prodotta dai panelli solari e garantisce un notevole risparmio energetico. Sopratutto, nel caso dell’integrazione della pompa di calore con fotovoltaico i sistemi di accumulo sono necessari al fine di garantire il funzionamento della pompa di calore nelle ore notturne e nei mesi invernali.

Le principali caratteristiche di una batteria sono la capacità di accumulo, la potenza, il tempo e l’efficienza di carica e scarica, la vita utile misurata in anni o cicli di lavoro e il costo per unità di kWh. Anche il fattore smaltimento è da tenere in considerazione, soprattutto in ambito di progetti a basso impatto. Un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo rende fino al 75% in più di un impianto fotovoltaico standard, in cui l’energia in rete deriva dalla sola irradiazione solare dei panelli fotovoltaici. 

Per scegliere la batteria che meglio si adatta alle proprie esigenze è importante considerare tre aspetti fondamentali: 

Sul mercato sono disponibili due le tipologie di batterie per sistemi di accumulo fotovoltaici: 

Batterie al piombo acido. Le batterie al piombo sono in uso da molti anni e la diffusione è dovuta anche ai costi esigui di questa tipologia. Il grosso limite è che possono essere scaricate solo fino al 50 – 60% (devono mantenere almeno metà della loro capacità di accumulo nominale) e sono molto ingombranti. Inoltre presentano una durata piuttosto breve attorno dai 3 ai 5 anni. Al termine del loro ciclo di vita devono essere sostituite.  

Batterie agli ioni di litio. D recente tecnologia, hanno una maggiore efficienza e una vita più lunga. Hanno una capacità di scarica maggiore (90%) in modo da ottimizzare l’autoconsumo ai massimi livelli. Sono meno ingombranti rispetto alle batterie al piombo ma hanno anche un costo maggiore. Durano in media dai 10 ai 12 anni.

Inverter fotovoltaico e inverter ibrido con accumulo

Una terza soluzione di stoccaggio è l’inverter ibrido con funzione di accumulo. L’inverter è l’elemento chiave di ogni impianto fotovoltaico: permette di convertire la corrente continua derivante dai pannelli fotovoltaici in corrente alternata da immettere nella rete elettrica del nostro edificio. In altre parole, l’inverter ha la funzione di coordinare il flusso energetico tra batterie e pannelli solari, come fosse il direttore d’orchestra dell’impianto. 

 

Il vantaggio dell’inverter ibrido rispetto ai sistemi tradizionali è quello di avere un inverter fotovoltaico a tutti gli effetti, capace di convertire la corrente continua in corrente alternata, ma con in più la capacità di gestione e coordinamento dei flussi di energia elettrica provenienti dall’impianto fotovoltaico, dalla batteria e dalla rete.

L’inverter ibrido ha la funzionalità innovativa di decidere in modo automatico se inviare l’elettricità direttamente all’utenza per il consumo immediato oppure se accumularla nella batteria o rilasciarla in rete, quando la batteria è completamente carica. Analizza e gestisce, inoltre, la batteria e il corretto utilizzo.

Un altro parametro importante dell’inverter è il grado di rendimento. Quest’ultimo indica il rapporto percentuale tra l’energia in entrata sotto forma di corrente continua, e quella rimessa in circolo sotto forma di corrente alternata. Da questo punto di vista, l’inverter ibrido consegue un grado di rendimento pari almeno al 98%.

Quando non conviene la pompa di calore

I limiti delle pompe di calore a condensazione ad aria o ad acqua derivano dal fatto che esse sono fortemente condizionate dalla temperatura della sorgente calda e fredda.

Un altro limite delle pompe di calore è nel fatto che la temperatura dell’acqua calda prodotta è piuttosto bassa e il loro utilizzo per il riscaldamento degli ambienti è limitato. Per ovviare a questi problemi è necessario un sistema aggiuntivo che consenta la soppressione di alcuni batteri che ristagnano nelle acque sanitarie fredde portando la temperatura dell’acqua a valori di circa 70°C o più. In commercio ci sono pompe di calore che utilizzano lo stoccaggio in serbatoio di acqua tecnica che per convezione scalda l’acqua sanitaria che proviene direttamente dalla rete idrica e che, essendo confinata in un circuito idrico a parte, non sarà interessata dal rischio di presentare  batteri. 

Possiamo concludere che a questi limiti si può ovviare prestando attenzione al modello di pompa di calore che si sceglie, accertandosi delle sue funzioni e del sistema aggiuntivo per la sterilizzazione delle acque sanitarie. Le pompe di calore di ultima generazione non presentano limiti di questo tipo, arrivando a una temperatura delle acqua sanitarie di 120 gradi.  

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