La crescente attenzione verso la sostenibilità ambientale e la necessità di ridurre i costi energetici hanno portato allo sviluppo e alla diffusione di soluzioni innovative per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria negli edifici.

Tra queste, l'integrazione tra pompa di calore e impianto fotovoltaico rappresenta una delle combinazioni più promettenti ed efficienti.

Questo articolo esplora in dettaglio le sinergie tra questi due sistemi, analizzando come la loro combinazione possa massimizzare l'efficienza energetica degli edifici riducendo la dipendenza da fonti fossili e i consumi.

La pompa di calore è un dispositivo termodinamico che trasferisce calore da una sorgente a temperatura più bassa a un ambiente a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica.

A differenza delle caldaie tradizionali che generano calore attraverso la combustione di combustibili fossili, la pompa di calore sfrutta il calore presente nell'ambiente circostante, come l'aria esterna (pompa di calore aria-aria o aria-acqua), l'acqua di falda o il terreno (pompa di calore geotermica), ognuna con specifiche applicazioni e livelli di efficienza, misurati attraverso il Coefficiente di Prestazione (COP) o EER nel caso di raffrescamento

L'impianto fotovoltaico, invece, trasforma l'energia solare in energia elettrica grazie alle celle solari contenute nei pannelli fotovoltaici. Questi impianti sono dotati di un dispositivo inverter che permette la conversione della corrente continua, prodotta dai pannelli, in corrente alternata, fonte di alimentazione degli impianti domestici.

L'energia prodotta può essere autoconsumata, immessa in rete o accumulata in batterie.

In quest’ultimo caso, l'energia prodotta in eccesso viene immagazzinata in un sistema di accumulo (batterie) per essere utilizzata in un momento successivo, ad esempio durante le ore serali o notturne quando l'impianto fotovoltaico non produce energia.

La vera svolta in termini di efficienza energetica si realizza integrando un sistema di accumulo con l'impianto fotovoltaico e la pompa di calore.

Un sistema di accumulo fotovoltaico è costituito da un insieme di batterie ricaricabili che immagazzinano l’energia prodotta dai pannelli solari e non consumata.

La configurazione fotovoltaico con accumulo e pompa di calore permette di superare i limiti della produzione solare intermittente, garantendo una fornitura di energia più stabile e affidabile per l'alimentazione della pompa di calore.

Durante le ore di irraggiamento solare, l'impianto fotovoltaico, come abbiamo visto, produce energia elettrica.

Una parte di questa energia viene utilizzata per alimentare immediatamente la pompa di calore, coprendo il fabbisogno per il riscaldamento, il raffrescamento o la produzione di acqua calda sanitaria.

L'energia prodotta in eccesso, invece, viene immagazzinata nel sistema di accumulo e può essere utilizzata per alimentare la pompa di calore quando l'impianto fotovoltaico non produce energia, come ad esempio nelle ore serali e notturne.

Questo meccanismo di autoconsumo differito, reso possibile dall'accumulo, massimizza l'utilizzo dell'energia solare autoprodotta e riduce al minimo la necessità di prelevare energia dalla rete elettrica.

In questo modo, si ottimizza l'efficienza energetica dell'edificio, si abbassano drasticamente i costi in bolletta e si contribuisce significativamente alla riduzione delle emissioni di gas serra.

Nei mesi invernali, ad esempio, l'impianto fotovoltaico produce energia durante le ore di luce, alimenta il riscaldamento e accumula l’energia in eccesso.

Durante le ore serali, quando la temperatura esterna scende e il fabbisogno di riscaldamento aumenta, la pompa di calore può continuare a funzionare utilizzando l'energia immagazzinata, senza dover ricorrere alla rete elettrica.

Lo stesso principio si applica per il raffrescamento estivo.

Una pompa di calore e un impianto fotovoltaico possono essere collegati anche negli impianti dotati di termosifoni, previa verifica di un tecnico specializzato che valuterà l’applicabilità di questa soluzione.

Le pompe di calore aria-acqua sono potenzialmente in grado di fornire acqua calda a temperature medio/alte. È fondamentale tuttavia analizzare e comprendere se tali temperature sono sufficienti per garantire un corretto accoppiamento ai termosifoni pre-esistenti, sia in termini di comfort sia di efficienza. Se così fosse ciò permetterebbe di sostituire la vecchia caldaia a gas o gasolio con un sistema più efficiente e sostenibile, alimentato dall'energia solare prodotta dall'impianto fotovoltaico.

L'implementazione di sistemi di gestione intelligenti può ulteriormente ottimizzare questa integrazione.

Questi sistemi possono prevedere la produzione solare e il fabbisogno energetico dell'edificio, gestendo in modo dinamico la carica e la scarica delle batterie e l'operatività della pompa di calore per massimizzare l'autoconsumo e minimizzare i costi.

Per un'installazione efficace del sistema impianto fotovoltaico con accumulo e pompa di calore, è necessario considerare alcuni aspetti fondamentali:

• Dimensionamento corretto: il dimensionamento sia dell'impianto fotovoltaico (in termini di potenza) che del sistema di accumulo a batterie (in termini di capacità) deve essere attentamente valutato in base al fabbisogno energetico dell'edificio, alle caratteristiche climatiche locali e al profilo di consumo. Un dimensionamento accurato è cruciale per massimizzare l'autoconsumo e garantire una copertura adeguata del fabbisogno energetico.
• Scelta della pompa di calore: la scelta della tipologia di pompa di calore (aria-acqua, aria-aria, geotermica) deve essere compatibile con l'impianto di riscaldamento/raffrescamento esistente o previsto e con le caratteristiche dell'edificio. Per esempio, una pompa di calore con fotovoltaico da abbinare a radiatori pre-esistenti – quando possibile - richiederebbe un modello con temperature di mandata medio/alte.
• Integrazione dei sistemi: è fondamentale che l'impianto fotovoltaico, il sistema di accumulo e la pompa di calore siano correttamente integrati e compatibili tra loro.
• Ottimizzazione dei consumi: prima di installare il sistema integrato, è consigliabile effettuare interventi sul rivestimento dell’edificio per ridurre il fabbisogno energetico grazie ad un miglior isolamento termico. Questo permette di dimensionare in modo più efficiente gli impianti e di massimizzare i benefici dell'integrazione.
• Installazione professionale: l'installazione di entrambi i sistemi deve essere eseguita da tecnici qualificati e certificati, in conformità con le normative vigenti e le specifiche tecniche dei produttori. Una corretta installazione è fondamentale per garantire il funzionamento efficiente e sicuro degli impianti
• Gestione e manutenzione: è importante effettuare una regolare manutenzione degli impianti per garantirne l'efficienza nel tempo. Questo include la pulizia dei pannelli fotovoltaici, il controllo del circuito frigorifero della pompa di calore e la verifica del corretto funzionamento del sistema di accumulo a batterie (se presente).

Abbiamo visto come l'investimento in un sistema fotovoltaico con accumulo e pompa di calore comporti numerosi vantaggi economici.

La riduzione dei costi in bolletta, grazie all'autoconsumo di energia solare, è il beneficio più immediato. Inoltre, l'aumento del valore dell'immobile e la maggiore indipendenza energetica rappresentano ulteriori vantaggi significativi.

Al fine di promuovere l'installazione di impianti fotovoltaici con sistemi di accumulo e pompe di calore, sono disponibili diverse agevolazioni fiscali e incentivi tra cui segnaliamo:

• Superbonus: questo incentivo prevede una detrazione fiscale del 70% per le spese sostenute entro il 31 dicembre 2024, che scenderà al 65% per quelle sostenute nel 2025, per interventi di riqualificazione energetica che migliorano di almeno due classi energetiche l'edificio, inclusa l'installazione di impianti fotovoltaici con accumulo e pompe di calore.
• Ecobonus: prevede detrazioni fiscali per interventi di riqualificazione energetica, tra cui l'installazione di pompe di calore e impianti fotovoltaici, con percentuali di detrazione variabili a seconda dell’anno in cui sono sostenute le spese e se l’unità immobiliare riqualificata è adibita ad abitazione principale.
• Conto Termico 2.0: incentiva interventi per l'incremento dell'efficienza energetica e la produzione di energia termica da fonti rinnovabili per impianti di piccole dimensioni.
  Si può accedere al Conto Termico per:
  > sostituzione di impianti di climatizzazione invernale esistenti con impianti di climatizzazione invernale dotati di pompe di calore;
  > installazione di impianti solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria e/o ad integrazione dell’impianto di climatizzazione invernale;
  > sostituzione di scaldacqua elettrici con scaldacqua a pompa di calore.

L'integrazione tra pompa di calore e impianto fotovoltaico, soprattutto nella configurazione fotovoltaico con accumulo, rappresenta una soluzione all'avanguardia per raggiungere l'efficienza e l'autonomia energetica negli edifici.

La possibilità di alimentare una pompa di calore con l'energia pulita prodotta dai pannelli fotovoltaici, infatti, non solo riduce i costi energetici e l'impatto ambientale, ma contribuisce anche a creare edifici più confortevoli e sostenibili.

Considerando, quindi, i numerosi vantaggi economici e ambientali, e la disponibilità di incentivi statali, l'adozione di questi sistemi integrati rappresenta una scelta strategica per il futuro.

Monitorare il consumo dell’intero impianto attraverso sistemi di monitoraggio dedicati permette inoltre, di ottimizzare ulteriormente l'efficienza e massimizzare i benefici di questa sinergia.