Il ruolo dell'energia solare negli impianti a pompa di calore

Il settore delle energie rinnovabili sta vivendo una crescita esponenziale delle tecnologie fotovoltaiche e dei relativi sistemi di accumulo che stanno trasformando e rivoluzionando il modo in cui l’energia elettrica viene prodotta, distribuita e utilizzata: gli impianti fotovoltaici non solo convertono la luce solare in energia elettrica con livelli di efficienza sempre maggiori, ma si integrano in reti intelligenti e sistemi di monitoraggio che ne ottimizzano la resa e ne garantiscono l’affidabilità. A complemento di questi impianti, i sistemi di accumulo (che si tratti di batterie al litio, soluzioni al piombo-acido o tecnologie basate su flussi elettrochimici) rappresentano una componente fondamentale per gestire la variabilità intrinseca della produzione solare: queste soluzioni permettono di immagazzinare l’energia prodotta durante le ore di punta, rendendola disponibile in momenti di minor produzione o in presenza di picchi di domanda, contribuendo così a una maggiore stabilità della rete e a una gestione sostenibile delle risorse energetiche, massimizzando l’autonomia energetica del sistema-edificio.

Nell’ambito della climatizzazione, l’ulteriore livello di integrazione si osserva nell’adozione sinergica dei sistemi fotovoltaici abbinati alle pompe di calore: nell’ottica di decarbonizzazione mediante l’elettrificazione impiantistica relativa alle esigenze termiche, la possibilità di alimentare direttamente l’impianto termico utilizzando l’energia elettrica prodotta dal sistema fotovoltaico rappresenta da un lato la significativa riduzione della dipendenza da reti energetiche la cui produzione è ancora legata a fonti fossili, dall’altro l’ottimizzazione dell’utilizzo dell’energia rinnovabile prodotta in loco; in presenza di un sistema di accumulo energetico, la predetta sinergia è ulteriormente migliorata e consente di bilanciare produzione e consumo energetico, garantendo una disponibilità costante mediante la gestione dei carichi energetici operando in modalità di grid balancing o in modalità off-grid (ossia completamente indipendentemente dalla rete). 

Ai sistemi di accumulo energetico è inoltre possibile abbinare sistemi di accumulo termico, comunemente dei serbatoi isolati che mantengono in temperatura un fluido termovettore per scambiare calore nell’impianto di distribuzione oppure acqua per uso sanitario. L’accumulo termico può utilizzare parte dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico oppure può essere alimentato da collettori solari termici; questa tecnologia permette di conservare il calore raccolto durante le ore di insolazione e renderlo disponibile in assenza di luce solare o in periodi di maggiore domanda. L’accumulo termico così ottenuto, se opportunamente progettato, può completare la configurazione con impianti fotovoltaici e pompe di calore, andando a creare un sistema energetico integrato e flessibile nel quale l’energia elettrica proveniente dal fotovoltaico alimenta le pompe di calore per il riscaldamento e il raffrescamento mentre i collettori solari termici contribuiscono mediante la riduzione del carico energetico necessario per la produzione di ACS.

I sistemi altamente integrati, nei quali convergono tecnologie fotovoltaiche, collettori solari termici, sistemi di accumulo e pompe di calore per creare soluzioni energetiche complete, efficienti e sostenibili, unitamente a componenti hardware e software di gestione e autoregolazione, sono uno dei punti cardinali della transizione energetica ed aprono nuove prospettive in termini di autonomia, resilienza e riduzione dell’impatto ambientale.

Nell'ambito dello sviluppo e dell'innovazione dei sistemi a pompa di calore, è necessario considerare molteplici fattori di natura tecnica e tecnologica che spaziano tra produzione, funzionamento e utilizzo.

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