Imp. fv dimensionato male- 2° parte

Nell’articolo di oggi illustreremo i numeri e il caso reale di un impianto fotovoltaico mal dimensionato. Nel primo articolo (se te lo sei perso CLICCA QUI) abbiamo spiegato cosa si intende per dimensionamento corretto di un impianto fotovoltaico, quanto sia indispensabile partire da una corretta analisi dei consumi, e perché la fine dei sistemi incentivanti hanno causato una rottura con i paradigmi del passato.

Qui di seguito invece condurremo un’analisi più tecnica e specifica, partendo dai parametri tecnici di cui tener conto per il corretto calcolo della produzione di un impianto fotovoltaico, entrando a pieno nei calcoli e sottolineando gli errori commessi nell’analisi condotta sul nostro potenziale Cliente.

Produzione teorica di un impianto: i database e i parametri tecnici da non sottovalutare

Per il calcolo della produzione teorica dell’impianto fotovoltaico (dopo aver ipotizzato il posizionamento dello stesso sulla struttura ed aver individuato l’orientamento dei moduli rispetto al SUD e l’inclinazione degli stessi) è possibile avvalersi di database storici online, come il portale PVGIS, che permette di calcolare direttamente la radiazione in base ai dati del sito di installazione.

Inserendo una serie di parametri tecnici, questo portale consente di definire il rendimento del sistema fotovoltaico, determinando il valore del BOS (Balance of System).

I principali parametri tecnici sono:

  • La perdita di potenza dell’impianto dovuta allo scostamento delle condizioni di funzionamento reali rispetto a quelle standard
  • Le perdite per riflessione generate dalla radiazione luminosa riflessa dal vetro messo a protezione della cella (quindi non assorbita)
  • Le perdite per mismatching, ovvero calo di rendimento generale causato dal collegamento in serie di più moduli fotovoltaici con caratteristiche non perfettamente identiche
  • Le perdite lungo le tratte DC causate dalla resistenza offerta dai cavi elettrici, dalle perdite per cadute di tensione sui diodi di blocco e dalle resistenze di contatto sugli interruttori
  • Le perdite nel gruppo di conversione statica nel caso di inverter grid-connected
  • Le perdite per sporcizia, detriti e polveri, dipendenti dal sito di installazione, dalle condizioni meteorologiche e dall’inclinazione dei moduli stessi
  • Le perdite di efficienza annuale causate dal deperimento della componentistica di sistema

Nel caso specifico l’analisi condotta sul potenziale Cliente ha fornito una produzione annua pari a 1.250 kWh per ogni kWh di potenza installato. Vediamo adesso come era stato impostato il calcolo per il dimensionamento nella relazione tecnica in possesso del nostro potenziale Cliente, titolare di una struttura alberghiera nel Centro Sud.

Il calcolo contenuto nella relazione tecnica partiva dal consumo annuo del Cliente (336.900 kWh) e dividendo questo valore per la produzione media annua specifica, calcolata in 1.250 kWh per ogni kWh di potenza installata, stimava una potenza di impianto di circa 270 kW (con una produzione annua complessiva di 337.500 kWh).

La relazione tecnica in mano al Cliente asseriva in maniera trionfale che “Un impianto così dimensionato è in grado di assicurare una produzione da fonte rinnovabile che abbatte del 100 % il fabbisogno complessivo di energia elettrica del Cliente”.

L’analisi delle bollette del Cliente contenuta nella relazione tecnica stimava un costo del kWh elettrico di 0,170 €/kWh. In base alla relazione tecnica il beneficio annuo dell’impianto per il cliente sarebbe stato:

Risparmio annuo per autoconsumo = 336.900 kWh * 0,170 €/kWh = 57.273 euro

In realtà già solo considerando la distribuzione mensile di produzione e consumo è possibile in maniera molto semplice determinare un primo livello molto approssimativo di autoconsumo:

livelli-autoconsumo.png

In base a questa analisi preliminare potremmo asserire che un impianto da 270 kW installato su un Cliente con quel profilo di consumo, vedrebbe solo il 63% di energia prodotta dall’impianto autoconsumata. Una grossa fetta dell’energia prodotta (37%) verrebbe immessa in rete.

Dall’analisi delle bollette in nostro possesso abbiamo calcolato un valore del risparmio per autoconsumo per questo Cliente di 0,145 €/kWh, pari al valore delle componenti variabili della sua spesa energetica. Il corrispettivo di Scambio sul Posto riconosciuto per un impianto dimensionato come sopra è stimabile in 0,082 €/kWh, quindi i benefici annui del Cliente sarebbero stimabili come:

  • Risparmio annuo per autoconsumo = 212.559 kWh * 0,145 €/kWh = Euro 30.821
  • Contributo annuo Scambio sul Posto = 124.941 kWh * 0,082 €/kWh = Euro 10.245

Per un vantaggio annuo complessivo di 41.066 euro (inferiore di circa il 28% al valore prospettato al Cliente!).

Ma le nostre considerazioni non finiscono qui.

Vediamo che cosa comporterebbe un simile dimensionamento approfondendo con dei calcoli ed accostando la produzione dell’impianto al consumo per fasce.

Dalla giusta quota di produzione al corretto dimensionamento

Come abbiamo visto il consumo complessivo del Cliente di 336.900 kWh è suddiviso nelle tre fasce orarie come segue:

  • 125.200 kWh registrati in Fascia F1, quindi dal lunedì al venerdì dalle 8.00 alle 19.00, esclusi i giorni festivi nazionali.
  • 86.500 kWh registrati in Fascia F2 quindi dal lunedì al venerdì dalle 7.00 alle 8.00 e dalle 19.00 alle 23.00, il sabato dalle 7.00 alle 23.00, esclusi i giorni festivi nazionali.
  • 125.200 kWh registrati in Fascia F3 quindi dal lunedì al sabato dalle 23.00 alle 7.00 e la domenica e i festivi tutta la giornate.

Considerando gli orari in cui produce un impianto fotovoltaico (assumiamo in via semplificata dalle 8.00 alle 19.00, tutti i giorni della settimana ed in prima istanza trascuriamo i giorni festivi nazionali), avremo che l’impianto produrrà energia durante tutte le ore  per la fascia F1, per il 27% (i sabati) in fascia F2, e per il 15% (le domeniche) in fascia F3.

In base a queste considerazioni l’analisi di sovrapposizione tra consumo e produzione dell’impianto fotovoltaico diventa:

sovrapposizione-consumo-e-produzione-impianto

In base a questa analisi (ancora preliminare) il consumo del Cliente nelle fasce orarie in cui produce un impianto fotovoltaico è di 167.535 kWh (pari al 49% del suo consumo complessivo).

Con questi valori i benefici annui del Cliente sarebbero stimabili come:

  • Risparmio annuo per autoconsumo = 150.142 kWh X 0,145 €/kWh = 21.770 Euro
  • Contributo annuo Scambio sul Posto = 187.358 kWh X 0,082 €/kWh = 15.363 Euro

Per un vantaggio annuo complessivo di 37.133 euro (inferiore di oltre il 35% rispetto al valore prospettato al Cliente!).

Ovviamente sovrastimare sia il valore del costo dell’energia, che il valore dell’autoconsumo, migliora i numeri con cui il Cliente valuta l’intervento, ma comporta rappresentare dei vantaggi che nella pratica non troveranno riscontro nei risultati, provocando il disappunto del Cliente. Per un corretto dimensionamento dell’impianto occorre innanzitutto determinare la quota di energia consumata durante le ore in cui produce l’impianto fotovoltaico.

Con le ipotesi sopra effettuate avremo dunque:

  • Energia complessivamente consumata dal Cliente: 336.900 kWh
  • Energia consumata dal Cliente nella fascia di produzione dell’impianto: 167.535 kWh
  • Producibilità Media annua per area di riferimento: 1.250 kWh/kWp
  • Potenza necessaria = consumo/producibilità = 167.535/1.250 = 134 kW c.a.

In realtà con dei calcoli più approfonditi che considerano anche il costo dell’impianto ottimizzando l’intervento con un impianto da 85 kWp, si avrà una produzione annua impianto = 106.250 kWh.

In simili condizioni si avrebbe:

nuovi-calcoli-costo-impianto

Con questi valori inoltre il contributo per lo scambio sul posto aumenterebbe a 0,15 €/kWh (il meccanismo dello SSP incentiva il corretto dimensionamento degli impianti con la riduzione della cessione in rete) e i benefici annui del Cliente sarebbero stimabili come:

  • Risparmio annuo per autoconsumo = 85.418 kWh X 0,145 €/kWh = 12.385 euro
  • Contributo annuo Scambio sul Posto = 20.832 kWh X 0,15 €/kWh = 3.125 euro

Se si fosse mantenuta una potenza di impianto di 270 kW, i valori di autoconsumo sarebbero notevolmente peggiorati e, ipotizzando un costo dell’impianto unitario di 1.000 €/kWh, avremmo avuto i seguenti ritorni di investimento (calcolati in maniera semplificata):

  • Impianto da 270 kWp con beneficio annuo di 37.133 euro
  • Ritorno dell’investimento (Pay Back Time) = 270.000 euro / 37.133 euro=  >7 anni
  • Impianto da 85 kWp con beneficio annuo di 15.510 euro.
  • Ritorno dell’investimento (Pay Back Time) = 85.000 euro/ 15.510 euro= 5,48 anni.