Progettazione di un sistema solare ibrido: l'opzione perfetta per il vostro pannello solare

Esistono tre tipi di sistemi di pannelli solari: i sistemi grid-tied, i sistemi off-grid e i sistemi solari ibridi. Per ogni tipo di impianto esistono configurazioni uniche. Queste configurazioni influenzano le apparecchiature utilizzate, la complessità dell'installazione e, soprattutto, i costi e i risparmi potenziali.

Con le bollette sempre più salate e le interruzioni di corrente sempre più frequenti negli Stati Uniti, molte case e aziende stanno installando un sistema solare ibrido. I vantaggi di un sistema solare ibrido sono particolarmente evidenti, in quanto i sistemi ibridi combinano le migliori caratteristiche sia dei sistemi connessi alla rete che di quelli off-grid. Questi progetti sono connessi alla rete, il che significa che il sistema solare è collegato alle linee elettriche del fornitore di servizi.

A differenza dei tradizionali sistemi collegati alla rete, il sistema solare ibrido funziona con una combinazione di inverter e batterie ibride compatibili per offrire una batteria di backup al sistema collegato alla rete. Durante il giorno, il sistema solare trae energia dai raggi del sole per alimentare la casa e caricare la batteria di riserva. È quindi possibile attingere a questa energia di notte, quando il sistema non produce energia o durante un'interruzione di corrente.

Per capire come funziona, il modello di un sistema solare ibrido illustra l'integrazione di pannelli solari, inverter ibridi, batterie e connessioni alla rete per creare un sistema energetico autosufficiente. Che cos'è un sistema solare ibrido? Si tratta di un sistema in cui sia la flessibilità di connessione alla rete che il vantaggio aggiuntivo dell'accumulo di energia consentono al proprietario di casa di usufruire di un'energia solare affidabile, efficiente e conveniente.

Introduzione alla progettazione di sistemi solari ibridi

Dopo aver installato i pannelli solari, l'energia generata deve essere convertita in elettricità domestica. Ci sono diversi modi per farlo: si può rimanere collegati alla rete elettrica, essere completamente fuori dalla rete o utilizzare un sistema ibrido. Un sistema ibrido è quello in cui i pannelli solari sono collegati alla rete elettrica tramite una linea di trasmissione e dispongono di un sistema di batterie di backup progettato per immagazzinare l'energia in eccesso. Un sistema solare ibrido funziona con energia solare e/o rete elettrica, con batterie di backup per le interruzioni di corrente o i periodi di assenza di sole. Tutta l'energia in eccesso generata dai pannelli solari può essere restituita alla rete.

L'energia solare assorbita dai pannelli solari passa attraverso un inverter per produrre elettricità utilizzabile. L'elettricità viene quindi inviata alla casa, alle batterie o alla rete. I vantaggi di un sistema solare a griglia ibrida sono la possibilità di fornire energia in qualsiasi situazione.

Con una batteria di backup, i pannelli solari producono energia supplementare che la vostra casa non utilizza e che viene immagazzinata in questa batteria. Quando non c'è il sole, questa batteria vi fornirà energia per tutta la notte in caso di interruzione dell'alimentazione del sistema o di maltempo.

Con un sistema solare ibrido, se si consumano tutte le batterie, è possibile attingere energia dalla rete.

Il sistema solare ibrido funziona fornendo l'energia solare a un inverter, che a sua volta la fornisce all'abitazione. L'energia in eccesso non viene utilizzata per alimentare l'abitazione, ma viene immagazzinata nella batteria di casa. Quando i pannelli solari non generano elettricità, la batteria è in grado di alimentare la casa.

Dopo tutte queste fasi, se rimane dell'energia, questa viene consegnata alla rete. Il progetto di un sistema solare ibrido è un incrocio tra un sistema solare collegato alla rete e un sistema solare off-grid. Questo sistema presenta i vantaggi di un sistema solare ibrido, ovvero la possibilità di collegarsi contemporaneamente alla rete elettrica e di fornire all'abitazione una quantità di energia di riserva sufficiente ad alimentare i carichi critici in caso di interruzione dell'alimentazione.

Il principio di base dell'energia solare ibrida è che quando il sole splende, i pannelli solari generano elettricità che viene immagazzinata in una batteria. Una volta che la batteria è completamente carica, è possibile utilizzare l'energia in eccesso generata dall'energia solare per alimentare gli elettrodomestici o, se ne rimane, esportarla alla rete elettrica.

Quando la rete elettrica viene disattivata, l'energia immagazzinata nelle batterie viene utilizzata come energia di riserva. Il progetto di un sistema solare ibrido offre tutti i vantaggi di un sistema collegato alla rete elettrica, fornendo al contempo energia di riserva in caso di interruzione della corrente.

Una volta tolta la corrente, il sistema solare progettato sulla rete si spegne. I pannelli solari e le batterie da soli non sono in grado di generare elettricità e sono necessari altri componenti per contribuire alla generazione di elettricità.

Funzionamento del progetto di un sistema solare ibrido

In un sistema solare ibrido, il campo di pannelli solari è interconnesso con la rete di distribuzione. inverter solareche è ulteriormente collegato alla batteria solare e alla rete elettrica. Il pannello solare assorbe la luce solare e la converte in corrente elettrica continua. Questa elettricità passa poi all'inverter solare collegato, che converte ulteriormente l'energia in corrente continua (DC) in corrente alternata (AC). La corrente alternata è la corrente elettrica standard utilizzata per alimentare gli elettrodomestici e i beni di lusso.

Durante il giorno, se la produzione del sistema solare supera il fabbisogno elettrico dell'abitazione, l'energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie solari e, una volta che le batterie sono completamente cariche, l'elettricità viene automaticamente esportata alla rete elettrica tramite il "Net-Metering".

Per la notte, avrete due opzioni: la rete con inverter e le batterie fino a 50%. Se si sceglie l'alimentazione pubblica/la rete, la rete gestirà il carico e, in caso di interruzione dell'alimentazione, le batterie solari alimenteranno la casa. Se si sceglie la batteria come seconda priorità, la batteria verrà prelevata fino a 50%. Nel caso in cui l'abitazione consumi più di 50%, l'elettricità supplementare necessaria per alimentare la casa viene prelevata dalla rete elettrica.

Componenti della progettazione di un sistema solare ibrido

Pannelli solari:

Questa è la fonte di energia solare. Nel caso in cui vogliate acquistarne uno, avrete bisogno di un tecnico che vi aiuti a razionalizzare le dimensioni. L'installazione solare richiede conoscenze specialistiche.

Batterie:

È possibile utilizzare batterie agli ioni di litio o altre tecnologie di batterie nel progetto di un sistema solare ibrido. Un'unità di backup a batteria può immagazzinare l'energia solare in eccesso generata durante il giorno per utilizzarla di notte. È inoltre necessario dimensionare adeguatamente l'unità di accumulo per ottenere una potenza sufficiente per l'uso intensivo notturno.

Regolatore di carica:

Si tratta di un componente importante che garantisce la salute del progetto del sistema di batterie di backup. Come suggerisce il nome, regola il flusso di carica nella batteria. Il sistema di batterie non deve essere sovraccaricato. Il sovraccarico può causare danni alla batteria e ridurne la durata.

Inverter ibrido:

Il inverter ibrido è fondamentale nella progettazione di un sistema solare ibrido. La sua funzione principale è quella di convertire la corrente continua generata dai pannelli solari e dalle batterie in corrente alternata utilizzabile. Monitora le prestazioni dei pannelli solari e registra l'energia ricevuta, consumata e immagazzinata, nonché l'energia in eccesso esportata alla rete.

Scheda di distribuzione CC:

Come suggerisce il nome, si tratta di un pannello composto da interruttori e altri sistemi di protezione dei circuiti per combinare più connessioni dai pannelli solari.

Scheda di distribuzione CA:

Si tratta di una scheda di ripartizione con fusibili e interruttori automatici per proteggere gli apparecchi e i dispositivi collegati. È come un'unità di consumo.

Vantaggi di un sistema solare ibrido

Il progetto di un sistema solare ibrido è un'ottima opzione se la vostra priorità è quella di mantenere la vostra casa in funzione con l'energia solare di riserva durante un'interruzione o se la vostra società di servizi ha tariffe a tempo, tariffe a domanda o non offre una politica di misurazione netta, in cui vi compensano per l'energia in eccesso inviata alla rete. 

I vantaggi di un sistema solare a griglia ibrida consistono nella flessibilità di gestire le tariffe elettriche in base al tempo di utilizzo per ottenere il massimo risparmio solare sulla bolletta elettrica mensile.

1. Costo-efficacia

Il progetto di un sistema solare ibrido vi permette di ottenere tariffe energetiche basse per gli anni a venire e vi mette al riparo da futuri aumenti delle tariffe. Inoltre, consente di gestire le tariffe elettriche in base al tempo di utilizzo per ottenere il massimo risparmio solare sulle bollette elettriche. I sistemi solari ibridi sono meno costosi dei sistemi solari off-grid. Non è necessario un generatore di riserva e la capacità della batteria può essere ridotta.

Se la batteria si esaurisce di notte, è sufficiente acquistare l'energia elettrica fuori dalle ore di punta dall'azienda elettrica. Questo sarà molto più economico rispetto al funzionamento di un generatore.

2. Flessibilità e scalabilità

Un sistema ibrido può essere progettato per soddisfare le esigenze specifiche di un'abitazione ed è scalabile per le esigenze energetiche future.

Ad esempio, un cliente potrebbe voler disporre di una fonte di alimentazione di riserva per i carichi essenziali, come apparecchiature mediche, luci, TV, frigorifero e computer. In questo caso, il banco di batterie sarebbe dimensionato per soddisfare i requisiti del carico critico e verrebbe utilizzato secondo le necessità. Un sistema fotovoltaico ibrido può offrire una flessibilità e una scalabilità che non sono possibili con altri tipi di sistemi fotovoltaici.

3. Sostenibilità ambientale

I pannelli solari sono sempre più diffusi in quanto si cerca di ridurre le emissioni di anidride carbonica. Un sistema solare ibrido è un'ottima opzione per chi vuole fare la sua parte per l'ambiente. 

4. Ridurre il rischio di interruzioni

I sistemi solari ibridi sono progettati per fornire elettricità in caso di interruzione della rete. Il vantaggio principale di un sistema solare ibrido è che, in caso di interruzione della rete elettrica dovuta a guasti tecnici o a condizioni meteorologiche avverse, il sistema garantisce l'accesso all'elettricità anche quando la rete non è disponibile.

5. Il solare intelligente è molto promettente

L'introduzione della progettazione di sistemi solari ibridi ha aperto molte innovazioni interessanti. I nuovi inverter consentono ai proprietari di casa di trarre vantaggio dalle variazioni delle tariffe elettriche dei servizi pubblici nel corso della giornata.

Si dà il caso che i pannelli solari producano la maggior quantità di energia elettrica a mezzogiorno, poco prima che il prezzo dell'elettricità raggiunga il picco. La casa e il veicolo elettrico possono essere programmati per consumare energia nelle ore non di punta (o dai pannelli solari).

Di conseguenza, è possibile immagazzinare temporaneamente l'elettricità in eccesso generata dai pannelli solari nelle batterie e immetterla nella rete elettrica quando si paga di più per ogni kWh.

Il solare intelligente è molto promettente. Il concetto diventerà sempre più importante con la transizione verso la smart grid nei prossimi anni.

Quando considerare i progetti di sistemi ibridi solari?

I progetti di sistemi solari ibridi non sono adatti a tutti. Alcune situazioni non sono ideali per prendere in considerazione l'installazione di pannelli solari e di un sistema di batterie. Ad esempio, gli abitanti delle aree urbane non devono spendere in sistemi di batterie di backup perché la rete elettrica è generalmente più stabile.

Quando vale la pena investire in un sistema solare ibrido? Consideriamo i seguenti casi:

Idoneità al Net Metering

Il net metering non è favorito da tutte le società di servizi. Alcune non hanno politiche favorevoli per l'esportazione dell'energia solare in eccesso verso la rete, mentre altre non la consentono nemmeno.

Se non potete beneficiare della misurazione netta, non dovete perdere tempo. Potete installare un sistema di backup a batteria per immagazzinare l'elettricità generata dall'energia solare durante il giorno. Questo ridurrà la vostra dipendenza dalla rete e vi farà risparmiare sui costi a lungo termine.

Variazioni delle tariffe energetiche

Se l'azienda elettrica applica tariffe diverse, si può comunque prendere in considerazione un sistema solare ibrido. Quando la tariffa è bassa, di solito durante il giorno quando tutti sono al lavoro, è possibile immagazzinare l'energia solare prodotta.

Aspettate le ore di punta della sera, quando le tariffe sono al massimo. Passate all'alimentazione a batteria. E se avete immagazzinato più energia di quella necessaria, potete comunque esportarla alla rete se la misurazione netta è favorevole. Questo trucco vi aiuta a giocare con la progettazione del sistema e a evitare le impennate dei costi quando la domanda aumenta.

Interruzioni di corrente

Se vivete in campagna, potreste trovarvi in un'area in cui la rete non è così stabile e potreste subire disagi a causa di blackout occasionali. Inoltre, in genere nelle zone periferiche è necessario più tempo per riparare le linee di rete danneggiate da tempeste e simili. È in questo caso che il progetto di un sistema ibrido si rivela utile.

Se avete dimensionato correttamente il vostro sistema di alimentazione di backup a batterie, non dovrete preoccuparvi di nulla! Potrete comunque far funzionare tutti i vostri elettrodomestici direttamente dalle batterie solari, con o senza rete elettrica. Questi sistemi sono più ecologici ed economici a lungo termine rispetto all'utilizzo di generatori a gasolio per i backup.

Disponibilità finanziaria

Il sistema solare ibrido è il più costoso dei tre sistemi solari. Il costo delle batterie solari di backup può essere superiore a quello dei pannelli solari.

A differenza dei sistemi solari collegati alla rete, che possono essere finanziati tramite contratti di leasing solare e di acquisto di energia, i sistemi ibridi non possono beneficiare di tali programmi. Pertanto, è necessario essere pronti a sostenere gli elevati costi iniziali. Si tratta di un'opzione fattibile solo se si è finanziariamente stabili.

Suggerimenti per la sicurezza

La sicurezza è uno degli aspetti più importanti da tenere presente quando si installano apparecchiature elettriche. Durante e dopo l'installazione, è necessario seguire alcune linee guida per la sicurezza. Quando si installa un sistema solare ibrido o qualsiasi altra applicazione fotovoltaica, ecco alcuni consigli di sicurezza da tenere a mente:

• Non lavorare in condizioni atmosferiche avverse per evitare scosse elettriche ai componenti del sistema.
• Quando si sollevano e si trasportano i componenti dei pannelli solari, è necessario che almeno due persone siano al vostro fianco, poiché tendono a essere pesanti.
• Coprire i pannelli solari con teli opachi per evitare l'accumulo di calore.
• Se l'installatore del sistema ha progettato un sistema di spegnimento rapido per evitare scosse elettriche.
• Installare interruttori di guasto ad arco per evitare scintille e incendi causati da guasti ad arco.
• Utilizzare inverter a più stringhe per ridurre il rischio potenziale di arco elettrico.
• Non installare l'impianto fotovoltaico in prossimità di gas infiammabili.

Conclusione

In conclusione, il progetto di un sistema solare ibrido è un'ottima opzione per i proprietari di casa che non vogliono solo ricorrere all'energia solare per ridurre la bolletta dell'elettricità, ma anche per garantire che la loro proprietà sia alimentata durante un'interruzione di corrente. Se siete interessati a installare un sistema solare ibrido, assicuratevi di fare ricerche e di trovare un installatore di pannelli solari affidabile.