Di Julien ALLERA, esperto di autonomia solare.
In questa guida all’autonomia solare, discuteremo i principi fondamentali. Lautonomia solare off-grid) significa soddisfare tutto il tuo fabbisogno energetico con l'energia del sole, senza alcun aiuto da parte della rete elettrica. Per raggiungere questo obiettivo è necessario installare un dispositivo solare abbinato ad un sistema di accumulo dell'energia. L’uso delle batterie solari è quindi essenziale.
Considerata un tempo un’idea marginale a causa dei costi ingombranti e dissuasivi, l’installazione di un sistema solare off-grid ha visto crescere la sua popolarità. I progressi tecnologici nella tecnologia solare negli ultimi dieci anni hanno reso le apparecchiature solari più efficienti e meno costose. Ciò ha portato ad una democratizzazione di questo tipo di soluzione. . È ormai abbastanza comune vedere, ad esempio, chalet di campagna, o addirittura habitat alternativi (Yurt, Tiny House), interamente alimentati da sistemi di autonomia solare off-grid.
Se l'idea di acquistare un sistema solare autonomo off-grid ti attira, sei nel posto giusto. In questo blog ti forniremo le informazioni essenziali sui sistemi di autosufficienza solare off-grid prima di effettuare l'acquisto. Ti aiuteremo a determinare se tale sistema è adatto alle tue esigenze. Cercheremo di guidarvi nella scelta del sistema che soddisferà perfettamente le vostre esigenze.
Quando si parla di autonomia off-grid molti pensano solo ai pannelli solari, quando in realtà ci sono molti altri componenti necessari per mettere in funzione un impianto fotovoltaico off-grid.
Un sistema solare off-grid completo dispone di tutte le apparecchiature necessarie per generare, immagazzinare e fornire energia solare in loco. Funzionando senza collegamento a EDF, questi sistemi sono anche conosciuti come “sistemi solari autonomi” o ssistemi solari off-grid.
A differenza di altri sistemi solari, come il più comune sistema solare collegato alla rete, i sistemi di autosufficienza solare off-grid si affidano alle batterie per fornire energia in assenza di sole.
Tuttavia, le batterie rimangono costose, molto più dei pannelli solari a cui sono associate. La necessità di un significativo accumulo di batterie rende questi sistemi molto più costosi dei sistemi solari collegati alla rete.
Uno dei maggiori vantaggi del solare come fonte di energia è la sua modularità. In effeti, un sistema SUNCONNECT 3K-RS ad esempio può essere modulato in potenza e capacità tramite la successiva aggiunta di batterie ad esempio e/o pannelli:
Ecco alcune delle applicazioni più comuni dell'autonomia solare off-grid:
È importante notare che a volte un sistema solare off-grid non sarà economicamente rilevante. Ad esempio, dove si può prendere in considerazione l’accesso all’energia dalla rete EDF. Ciò riguarda, ad esempio, le situazioni in cui cerchiamo di alimentare una casa in un ambiente urbano. In questo caso, un kit solare ibrido sarà più indicato e ti permetterà di massimizzare il tuo autoconsumo. Inoltre, avrai l'autosufficienza energetica in caso di interruzione di corrente. Ma nella maggior parte dei casi, i costi di connessione di ENEDIS per le case lontane dalle reti sono esorbitanti e più che giustificano l'investimento nell'energia solare autonoma!
Esempi (clicca su questo link per accedere al calcolatore Excel online) :
L'elemento più cruciale nella progettazione di un sistema solare off-grid è la stima dell'energia richiesta su base giornaliera in kWh. Per i siti connessi alla rete, è possibile ottenere dati accurati sul profilo di carico utilizzando contatori per misurare direttamente i carichi. Per i sistemi off-grid o autonomi, inizia sempre utilizzando il nostro calcolatore del carico off-grid per le esigenze estive e invernali. La tabella di carico aiuterà inoltre a calcolare i carichi di picco, i fattori di potenza e la domanda massima necessari per dimensionare il sistema appropriato. Fare attenzione a distinguere tra le nozioni di kW (potenza) e kWh (energia)!
La capacità della batteria è misurata in Ah o Wh. IL Batterie al nichel-ferro sono dimensionate in Ah (per ottenere la capacità in KwH bisogna moltiplicare la capacità in Ah x la tensione, ad esempio 200Ahx48V = 9.6 kWh di energia nominale), mentre la capacità delle batterie il litio si misura in kWh. È necessario considerare tutti i fattori di perdita per garantire che la dimensione della batteria sia sufficiente a soddisfare i carichi, incluso il profondità di scarico massima consentita (DoD), che avrà un impatto anche sulla durata della vita. Considerare anche il tipo e la composizione chimica della batteria, l'intervallo di tensione della batteria, i giorni di autonomia minimi (giorni continui senza luce solare) e la velocità massima di carica della batteria (classificazione C), come spiegato più dettagliatamente in seguito.
È necessario disporre di un impianto solare correttamente dimensionato per caricare la batteria alimentando i carichi. Per garantire che l'installazione solare sia sufficientemente grande, considerare le condizioni locali, tra cui l'irradiazione solare media durante tutto l'anno (ore di punta della luce solare), problemi di ombreggiamento, orientamento e angolo di inclinazione del pannello, perdite di cavi e degrado termico (fattori di perdita). Lo strumento di progettazione solare PVGIS può aiutare a stimare la produzione solare durante tutto l'anno, in base all'orientamento e alla posizione dei pannelli.
Una volta completati i passaggi da 1 a 3, è necessario scegliere un caricabatterie inverter adatto, nonché un regolatore di carica solare MPPT da abbinare all'installazione solare in base alla lunghezza dei pannelli e delle stringhe, che determineranno le catene di tensione. Utilizzare un calcolatore della tensione della catena per stimare le tensioni massime e minime della catena, che ti aiuteranno a determinare la scelta del caricabatterie MPPT più adatto (ho usato l'esempio del calcolatore MPPT Victron in questo caso). Quindi, è possibile selezionare l'inverter-caricabatterie per soddisfare le vostre esigenze di carico continuo e di picco.
A fianco, un estratto di una dashboard del sistema Monitoraggio VRM Victron. Lì possiamo monitorare parametri dettagliati, come tensione della batteria, stato di carica, potenze e varie tensioni, il tutto in tempo reale.
Storicamente, la maggior parte degli inverter per batterie sono stati progettati per funzionare con le batterie al piombo-acido ampiamente disponibili (Gel, AGM e OpZ). Le batterie al piombo sono più grandi, più pesanti e possono emettere gas che richiedono ventilazione. Hanno intrinsecamente una durata di vita limitata e non tollerano alcun abuso o errore di manipolazione (scarica profonda, temperature, solfatazione, ecc.). In confronto, le batterie agli ioni di litio sono più leggere, compatte, più efficienti e possono essere conservate in modo sicuro in un involucro sigillato, pur essendo modulari. Molti sistemi di batterie al litio, come quelli di BYD, Pylontech o TESTVOLT, sono dotati di unità di gestione della batteria (BMS) integrate, che richiedono un inverter con comunicazioni compatibili (protocollo di rete CANbus) per funzionare in modo sicuro ed efficiente. Dobbiamo uscire con qualcuno diverse centinaia di batterie al litio distribuite in siti isolati con feedback eccellente e tassi di guasto aneddotico (circa l'1%).
Per quanto riguarda il sistema di gestione BMS, alcune batterie al litio sono autogestite, ad esempio le batterie al litio titanato Zenaji Aeon.
Per i sistemi off-grid, Batterie Edison al nichel-ferro sono un'ottima scelta, data la loro robustezza e tolleranza agli abusi (scariche profonde e prolungate, temperature, ecc…). Hanno una durata di diversi decenni, se adeguatamente dimensionati e gestiti. Uno dei maggiori vantaggi delle batterie NiFe è che non si spengono in caso di bassa tensione o basso stato di carica (SOC), a differenza delle moderne batterie al litio. D'altro canto, necessiteranno di una regolare manutenzione (aggiunta trimestrale di acqua demineralizzata).