Manuale d uso, giulio Simulazione di sistemi energetici. con Tachion-Simulation-Framework

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Manuale d’uso, giulio 2021

Simulazione di sistemi energetici

con

Tachion-Simulation-Framework

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Indice

1 Descrizione del sistema e dei parametri... 3

1.1 Sistemi FV: consumo, profili di consumo e solare ottimizzato ... 6

1.1.1 Consumo proprio ... 6

1.1.2 Consumo di elettricità ... 6

1.1.3 Opzione «Solare ottimizzato» ... 7

1.1.4 Profilo di corrente ... 7

1.2 Batteria ... 7

2 Descrizione della simulazione ... 8

2.1 Dati meteorologici ... 8

2.2 Simulazione di edifici e impiantistica ... 9

2.3 Altri consumatori di energia ...10

2.3.1 Consumo di acqua calda...10

2.3.2 Consumo di elettricità ...11

2.4 Tecnica energetica ...12

2.5 Bilanciamento energetico ...12

3 Resa solare e delle altre fonti energetiche ... 13

3.1 Fotovoltaico ...13

3.2 Solare termico ...13

3.3 Riscaldamento supplementare (non solare) ...14

4 Procedimento della simulazione ... 15

5 Tachion-Assistent ... 16

5.1 Dimensionamento manuale e automatico...17

6 Manuale utente «Calcoli di economicità» ... 18

6.1 Principali risultati nel rapporto riassuntivo...18

6.2 Risultati sull’economicità nel menu «Calcolo redditività» ...19

6.3 Effetti a lungo termine ...23

6.4 Modello di calcolo per i costi di investimento e gli incentivi ...23

6.5 Ulteriori basi di calcolo ...25

6.6 Aspetti fiscali ...25

7 Manuale utente “Dati mensili” ... 26

7.1 Verifica della resa ...27

7.2 Caricamento dei dati di produzione ...27

7.3 Calibrazione della simulazione ...27

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Nelle prime pagine di questo documento sono illustrate le varianti di impianti solari disponibili nel calcolatore solare e i principali parametri da definire. Nella seconda parte vengono fornite innumerevoli informazioni di base relative alla simulazione. Tra queste vi sono i dati meteorologici, i fenomeni fisici presi in considerazione, il livello di dettaglio della simulazione, i concetti di regolazione utilizzati dal sistema e la metodologia impiegata per l’analisi dei risultati.

1 Descrizione del sistema e dei parametri

Gli impianti solari si presentano in molte varianti. Il calcolatore solare di SvizzeraEnergia si concentra sui quattro sistemi più importanti, che rappresentano circa il 90% di tutti gli impianti solari. Le immagini seguenti illustrano due impianti fotovoltaici e due impianti solari termici che possono essere progettati, simulati e analizzati con l’aiuto del calcolatore solare.

Fig. 1: Fotovoltaico: approvvigionamento solare di elettricità con autoconsumo: l’energia solare può essere immessa nella rete locale oppure utilizzata direttamente all’interno dell’edificio, il cosiddetto autoconsumo. (Nell’immagine l’inverter per la conversione della corrente continua fotovoltaica in corrente alternata è simbo- leggiato dal componente disegnato all’interno del contatore). Si considera un consumo di elettricità pari a 2,5 kWh per persona al giorno. L’elettricità solare prodotta viene consumata prioritariamente dall’edificio. Nel caso di produzione di elettricità in esubero rispetto al consumo istantaneo interno, la parte eccedente viene immessa nella rete elettrica. Nel caso di produzione insufficiente, la parte mancante viene prelevata dalla rete.

Fig. 2: Fotovoltaico: approvvigionamento solare di elettricità e di acqua calda: l’energia solare può essere immessa nella rete locale oppure utilizzata all’interno dell’edificio come elettricità generica o per la produzione dell’acqua calda sanitaria (tramite pompa di calore o inserto elettrico nello scalda-acqua), il cosiddetto autoconsumo. (Nell’immagine l’inverter per la conversione della corrente continua fotovoltaica in corrente alternata e il contatore per il consumo di elettricità nell’edificio sono stati tralasciati). Si considera un consumo di elettricità pari a 2,5 kWh per persona al giorno e un consumo di acqua calda di 50 litri a

55°C. L’elettricità solare prodotta viene consumata prioritariamente dall’economia domestica, e secondariamente dalla pompa di calore. Nel caso di produzione di elettricità in esubero rispetto al consumo istantaneo interno, la parte eccedente viene immessa nella rete elettrica. Nel caso di produzione insufficiente, la parte mancante viene prelevata dalla rete.

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4 Fig. 3: Fotovoltaico: elettricità domestica, approvvigionamento di acqua calda e calore per il riscaldamento:

l’elettricità solare può essere reimmessa in rete o utilizzata in autoconsumo come elettricità domestica, per la produzione di acqua calda (con pompa di calore o resistenza elettrica) o per riscaldare l’edificio. Per persona, si ipotizza un consumo quotidiano di elettricità pari a 2.5 kWh e di acqua calda a 55 °C pari a 50 litri.

L’elettricità solare viene consumata prioritariamente dall’economia domestica, secondariamente per pro- durre l’acqua calda sanitaria e da ultimo per il riscaldamento dell’edificio. Se l’elettricità prodotta supera

comunque il fabbisogno, prima si carica la batteria e poi l’esubero viene immesso in rete. Analogamente, quando si ha bisogno di elettricità prima la si prende dalla batteria, poi dalla rete.

Fig. 4: Solare termico: impianto solare per l’acqua calda sanitaria:

il circuito solare, funzionante con una miscela di acqua e glicole, riscalda la parte inferiore dell’accumulatore tramite uno scambiatore di calore a spirale (per semplificare la rappresentazione, la pompa di circolazione corrispondente è stata tralasciata). Se la temperatura nella parte superiore dell’accumulatore è insufficiente, l’energia mancante viene fornita da un riscaldamento ausiliario. Si considera un consumo di acqua calda a 55°C di 50 litri per persona al giorno. Una valvola di miscela (protezione anti-ustione) all’uscita dell’accumulatore impedisce che acqua troppo calda entri nella rete di distribuzione.

Fig. 5: Solare termico: impianto solare per l’acqua calda e il supporto al riscaldamento: il circuito solare, funzionante con una miscela di acqua e glicole, riscalda la parte inferiore

dell’accumulatore tramite uno scambiatore di calore a spirale (per semplificare la rappresentazione, la pompa di circolazione corrispondente è stata tralasciata). Se la temperatura nella parte superiore dell’accumulatore combinato è insufficiente, l’energia mancante viene fornita da un riscaldamento ausiliario. L’energia termica per l’edificio viene prelevata dall’accumulatore centrale, mentre l’acqua calda sanitaria da un serbatoio interno nella parte superiore dell’accumulatore. Si considera un consumo di

acqua calda a 55°C di 50 litri per persona al giorno. Una valvola di miscela (protezione anti-ustione) all’uscita dell’accumulatore impedisce che acqua troppo calda entri nella rete di distribuzione. Una seconda valvola misce- latrice regola la temperatura di mandata nel circuito del riscaldamento. A dipendenza del tipo di edificio, viene considerato e simulato un riscaldamento a radiatori oppure a pavimento.

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La tabella seguente indica e descrive i parametri di impostazione del calcolatore solare:

Tema Descrizione

CAP Codice d’avviamento postale, al quale verrà abbinato il nome del luogo Tecnologia Fotovoltaico o solare termico

Dimensionamento automatico (le dimensioni dell’impianto vengono calcolate in base al numero di abitanti, alla scelta del sistema, all’orientamento e all’inclinazione) o manuale (le dimensioni dell’impianto vengono definite dall’utente)

Abitanti della casa Fotovoltaico: 1…100, Solare termico: 1...20

Inclinazione del tetto Da 0° a 90°, 0° corrisponde a orizzontale, 90° verticale (facciata) Orientamento del tetto Da -180° a +180°, 0° corrisponde a Sud, -90° Est, +90° Ovest, 180° Nord

Scelta del sistema Fotovoltaico: consumo domestico o consumo domestico + acqua calda sanitaria (tramite pompa di calore o resistenza elettrica)o consumo domestico + acqua calda + riscaldamento

Solare termico: solo acqua calda o acqua calda + riscaldamento con accumulo combinato

Superficie dei moduli Tetto e/o facciata, entrambi tra 2 e 150 kW

Numero di collettori Da 1 a 20 moduli, che corrisponde ad una superficie lorda compresa tra 2 a 40 m² Dimensioni

dell’accumulatore

Per acqua calda: da 400 a 2000 litri, Accumulo combinato: da 1’000 a 4’000 litri

Altre impostazioni

Rendimento dei moduli Moduli fotovoltaici – efficienza 13, 17, 19, 20, 21, 23 % (in condizioni standard) Preparazione dell’acqua

calda

Per impianti tipo «economia domestica + acqua calda»: pompa di calore aria- acqua o inserto elettrico

Tipo di collettore Per la simulazione possono essere utilizzati tutti gli elementi elencati su "listacollettori.ch” e quindi tutti i collettori sovvenzionati in Svizzera. Si seleziona prima il produttore e poi uno dei suoi rispettivi modelli. Nell'impostazione di base sotto la categoria "Collettori standard" sono disponibili un collettore piano e un collettore a tubi. Per il calcolo del prezzo è fatta distinzione solo tra collettori piani e collettori a tubi. I "costi del sistema chiavi in mano" corrispondono a un valore medio e possono chiaramente discostarsi, caso per ca-so, dai costi effettivi dl un impianto.

Tipo di riscaldamento esistente

Caldaia a olio standard, Caldaia a olio a condensazione, Caldaia a pellet, Caldaia a legna, Pompa di calore aria-acqua o acqua/acqua o geotermia-acqua, Riscalda- mento elettrico

Tipo di edificio Anno di costruzione: prima del 1950, 1950 - 1979, 1980 - 1999, 2000 - 2019, oppure standard nuova costruzione, Minergie, Minergie-P

Superficie abitabile Da 100 a 1’000 m²(risp. 5000 m2 in caso di FV + riscaldamento), definisce le dimensioni dell’edificio (superficie di riferimento energetico)

Tab. 1: Panoramica dei parametri da inserire nella schermata utente e nella finestra “Altre impostazioni”

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1.1 Sistemi FV: consumo, profili di consumo e solare ottimizzato

1.1.1 Consumo proprio

L’elettricità solare prodotta viene utilizzata e rendicontata in base alle seguenti priorità:

a) elettricità consumata direttamente dall’economia domestica b) elettricità per la produzione di acqua calda sanitaria

c) elettricità per il riscaldamento

d) elettricità nella batteria (finché non è completamente carica) e) elettricità immessa in rete

Se è necessaria elettricità, la si ottiene in base alle seguenti priorità:

f) elettricità dalla batteria (fino a quando è disponibile) g) elettricità dalla rete

Per definire il consumo proprio si prendono in considerazione i consumi a) – c) e f).

Caricando e scaricando la batteria si verificano perdite nei trasformatori e nella batteria stessa. Queste non vengono visualizzate direttamente, ma possono essere calcolate come la differenza tra la produzione totale di elet- tricità e quella auto consumata e immessa in rete.

1.1.2 Consumo di elettricità

Nel calcolatore solare sono presenti tre gruppi di consumatori di elettricità:

Consumo domestico

Stimato in base al numero di persone o definito attraverso il parametro «Elettricità domestica all’anno», disponibile sotto «Altri parametri». Evoluzione temporale in base al profilo di corrente (v. 1.1.4).

Acqua calda Il consumo è stimato in base al fabbisogno di acqua calda definito in funzione del numero di persone. Si simula un boiler elettrico o a pompa di calore con tempi di funzionamento tra l’1:00 e le 7:00. Se l'opzione «Solare ottimizzato» (attiva di default) è selezionata, il boiler può essere approvvigionato con elettricità solare senza limiti.

Riscaldamento Il consumo è stimato in base al tipo di edificio indicato e alla superficie di riferimento energetico, tempi di blocco per l’elettricità dalla rete dalle 12:00 alle 14:00 – se l’opzione «Solare ottimizzato» è selezionata, l’accumulatore tampone può essere approvvigionato con elettricità solare anche durante i tempi di blocco.

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7 1.1.3 Opzione «Solare ottimizzato»

Si trova sotto «Altri parametri» ed è disponibile per i sistemi «consumo domestico + acqua calda» e

«consumo domestico + acqua calda + riscaldamento». Di default è selezionata come attiva.

Se l’impianto funziona in modalità ottimizzata per il solare, la quota di consumo proprio aumenta:

l’elettricità solare (ma non quella dalla rete) può ricaricare il boiler o l’accumulatore tampone anche durante i tempi di blocco.

1.1.4 Profilo di corrente

Per l’evoluzione temporale del consumo di elettricità, sotto «Altri parametri» è possibile scegliere fra quattro profili:

Domestico Profilo standard per default, idoneo per case monofamiliari e plurifamiliari

Commercio 5 giorni Profilo di una PMI: 90% del consumo di elettricità durante il giorno, dal lunedì al ve- nerdì, 10% negli/nelle altri/altre giorni/ore (consumo elettrico «a riposo»)

Commercio 6 giorni Come il profilo «Commercio 5 giorni», ma anche con il sabato Commercio 7 giorni Consumo di elettricità su 7 giorni, 24h/24h

Dal punto di vista temporale, il profilo domestico e i consumi di elettricità dei commerci sono suddivisi come segue:

Domestico Commercio 5 giorni

Commercio 6 giorni

Commercio 7 giorni

• Consumo diurno (in settimana) 7.9 % 11.6 % 11.4 % 9.5 %

• Consumo notturno (in settimana) 6.1 % 4.9 % 4.4 % %

• Consumo diurno (il sabato) 8.9 % 5.3 % 11.8 % 9.1 %

• Consumo notturno (il sabato) 6.6 % 4.1 % 3.3 % 3.7 %

• Consumo diurno (la domenica) 8.4 % 4.2 % 2.9 % 8.3 %

• Consumo notturno (la domenica) 6.0 % 3.9 % 2.9 % 3.9 %

Consumo diurno significa dalle ore 6 alle ore 18, notturno dalle ore 18 alle ore 6. I valori indicano quale percentuale del consumo settimanale ha luogo in questi lassi di tempo. Ulteriori dettagli sulla simulazione del consumo di elettricità sono disponibili nel capitolo 2.3.2.

1.2 Batteria

A tutti i sistemi FV può essere aggiunta, come opzione, una batteria. Questa consente di ritardare nel tempo l’autoconsumo, permettendo ad es. di consumare di sera l’elettricità solare prodotta e immagazzinata durante il giorno. Tachion considera automaticamente la batteria in base a questa regola:

a) capacità di stoccaggio della batteria utilizzabile in kWh = 50% del consumo medio quotidiano di elettricità dell’economia domestica

b) capacità di stoccaggio della batteria utilizzabile = 1.5 × potenza del campo fotovoltaico

La capacità di stoccaggio utilizzata per la simulazione è il valore più piccolo che emerge da a) e b).

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2 Descrizione della simulazione

Il consumo energetico di edifici ed economie domestiche non dipende solo dalle apparecchiature e dalle tecno- logie utilizzate, ma anche da vari fattori esterni, come le condizioni meteorologiche, ed interni, come il comportamento degli utenti. Questi due fattori sono prevedibili solo in misura limitata e sono caratterizzati da un eleva- to grato di variabilità e casualità. Questa interazione multiforme di numerosi fattori può essere modellizzata solo con l’aiuto di simulazioni temporali ad alta risoluzione. In funzione della periodicità delle condizioni meteorologiche in un anno, è necessario simulare un intero anno per ottenere una previsione rappresentativa a lungo termine. Il Tachion-Simulations-Engine impiega solo pochi millisecondi per eseguire i 100'000 campionamenti che tipicamente sono necessari per un calcolo annuale.

2.1 Dati meteorologici

Dati meteorologici («Meteodaten») affidabili sono il presupposto per una simulazione significativa dell’energia dell’edificio. Tachion fa capo a Meteo- norm, uno standard ampiamente utilizzato per i dati meteorologici. Su un periodo di misurazione di 15 anni viene creato un anno di riferimento, che rappresenta la media del periodo di misu-

razione in termini di irraggiamento mensile e temperatura esterna. Allo stesso tempo, la meteo segue la variabi- lità tipica della località scelta, cioè i cambiamenti meteorologici sull’arco di un’ora, un giorno o una settimana corrispondono alle condizioni reali. A seconda dello “spettro di frequenza” dell’evoluzione meteorologica, un sistema energetico definisce in modo diverso la “frequenza di consumo” e la capacità di accumulo. Irraggiamen- to, temperatura dell’aria, umidità, copertura nuvolosa e albedo (riflesso del suolo e superfici circostanti) sono tutte caratteristiche fisicamente collegate. Anche l’efficienza di impianti solari, pompe di calore, edifici o periodo di illuminazione degli edifici dipendono da questi dati meteorologici e devono essere tenuti in considerazione per la simulazione.

Per quanto riguarda la simulazione con i dati misurati (vedi anche le spiegazioni nella sezione “Dati mensili”),

l’accoppiamento dei dati meteorologici è già assicurato dalla “meteo reale”. An- che il consumo di energia può essere ricostruito con grande precisione. I rela- tivi dati meteorologici provengono da MeteoSvizzera, hanno una risoluzione temporale di un’ora e una risoluzione

copertura nuvolosa sole

principalmente radiazioni diffuse principalmente radiazioni dirette

radiazioni dirette radiazioni diffuse

Irradiazioni in kWh(m2 . d)

Gen Feb Mar Aprile Mag Giug Giul Ago Sett . Ott Nov Dic

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spaziale di 2x2 km. In base all’orizzonte, alle coordinate esatte del luogo e all’altezza dell’edificio è possibile calcolare l’ora esatta dell’alba e del tramonto, e tenere conto della posizione del sole minuto per minuto. In questo modo, è anche possibile considerare gli effetti degli ombreggiamenti locali in un edificio.

2.2 Simulazione di edifici e impiantistica

Circa due terzi dei consumi energetici degli edifici residenziali esistenti sono da computare all’energia termica. A differenza dell’elettricità e dell’acqua calda sanitaria, il consumo di energia per il riscaldamento dipende direttamente da numerosi fattori ambientali: irraggiamento solare, temperatura esterna, velocità del vento, ecc.

Tutti questi fattori, così come l’inerzia termica dell’edificio, devono essere presi in considerazione per una simulazione realistica. Il Tachion-Simulations-Engine illustra il passaggio di calore attraverso l’involucro dell’edificio, la ventilazione e l’infiltrazione, il calore disperso da fonti di calore interne e i guadagni passivi derivanti

dall’irraggiamento solare (vedi Tab. 2). Questi ultimi forniscono circa il 30% dell’energia utilizzabile per il riscaldamento negli edifici residenziali più vecchi e fino all’80% nelle case passive. Gli elementi tecnici che influiscono sull’irraggiamento (es. avvolgibili) o reagiscono in base ad esso (es. regolatori termostatici) vengono mostrati in dettaglio a seconda del tipo di edificio. Dalle abitazioni più datate alle case passive, l’esatto fabbisogno energetico per il riscaldamento viene calcolato con una risoluzione molto elevata. La metodologia di simulazione e i modelli d’irraggiamento perfezionati sono conformi alla norma edilizia svizzera di riferimento SIA 380/1.

Per la simulazione dell’edificio vengono presi in considerazione i seguenti aspetti:

Geometria dell’edificio Lunghezza, larghezza, altezza, copertura a capanna, orientamento dell’edificio, numero dell’involucro edilizio, superficie di riferimento energetico, percentuale riscaldata di mansarda e scantinato, percentuale di finestre Nord/Est/Sud/Ovest Trasmissione del calore Pareti, tetti, finestre, porte e pavimenti

Guadagno passivo Irraggiamento diretto e diffuso, valore g e IAM delle finestre (angolo di incidenza), profondità delle nicchie, avvolgibili con sensori di temperatura e vento

Ventilazione Manuale o automatica, ventilazione controllata (con recupero di calore), infiltrazione, surriscaldamento del sistema di raffreddamento (in estate)

Inerzia termica Capacità termica dell’edificio, del riscaldamento a pavimento o dei radiatori, delle fondamenta e dei componenti degli impianti di grandi dimensioni

Carichi interni Persone presenti, elettrodomestici, illuminazione, calore residuo dall’acqua calda Temperatura comfort Determinata in base alla temperatura dell’aria e della superficie

Distribuzione del calore Radiatori, riscaldamento a pavimento o ad aria

Curva di riscaldamento Temperatura pianificata/limite/di mandata/di ritorno, esponente del radiatore, controllo termostatico, regolazione automatica e adattiva della curva di riscaldamento

Temperatura desiderata Giorno/notte, eventuali ulteriori riduzioni

Tab. 2: Aspetti geometrici, tecnici ed edilizi che vengono presi in considerazione nella simulazione degli edifici.

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L’utente definisce il proprio stabile unicamente in base al tipo di edificio e alla superficie di riferimento energetica. Se la superficie di riferimento energetica non è specificata, essa viene ricostruita sulla base di dati statistici.

Anche tutti gli altri parametri dell’edificio vengono definiti sulla base di normative standardizzate, di dati suggeriti dall’esperienza, di banche dati e di controlli tecnici della plausibilità. Con un minimo di dati tecnici è possibile ottenere una ricostruzione realistica della situazione e una simulazione ad elevata affidabilità.

2.3 Altri consumatori di energia

Oltre al riscaldamento, la produzione di acqua calda e l’elettricità per l’utilizzo domestico rappresentano altri consumatori di energia nell’edificio. Il consumo di acqua calda varia no- tevolmente durante la giornata: i picchi si verificano al mattino, a mezzogiorno e alla sera, mentre il consumo è minimo nei momenti restanti. Poiché l’acqua calda viene fornita da uno scalda-acqua (“boiler”), il suo riscaldamento può essere posticipato. Gli impianti per l’acqua calda negli edifici plurifamiliari comprendono solitamente un sistema di circolazione

dell’acqua calda. Le conseguenti perdite di calore e i mescolamenti tra gli accumulatori compromettono l’entità e la durata del riscaldamento dell’acqua. Tutti questi effetti sono considerati in Tachion, per ottenere una simulazione che sia il più possibile realistica.

2.3.1 Consumo di acqua calda

Per la simulazione dell’acqua calda sanitaria vengono presi in considerazione i seguenti aspetti:

Profilo di consumo Variazione temporale del consumo di acqua durante il giorno

Sistema idraulico Costellazione del sistema in funzione dei consumatori, del consumo e del tipo di riscaldamento ausiliario

Capacità di accumulo, coibentazione

A dipendenza dell’impianto e dell’utilizzo degli accumulatori, il loro volume viene di- mensionato e coibentato in base alla norma SIA 384/385

Posizione delle serpentine e degli allacciamenti

La posizione e le dimensioni dello scambiatore di calore a serpentine, degli allacciamenti diretti dell’accumulatore e la posizione dei sensori di accensione/spegnimento vengono dimensionati

Circolazione Lunghezza della rete di circolazione, tubazioni, coibentazione e tempi di abilitazione vengono dimensionati e fissati in base alle dimensioni dell’oggetto

Perdite di calore Perdite dell’accumulatore, degli allacciamenti, della circolazione e in uscita Fenomeni termodi-

namici

Conduzione verticale del calore nella parete dell’accumulatore e nella stratificazione dell’acqua, convezione libera su un lato delle serpentine, circolazione termica nelle tubature

Tab. 3: Aspetti geometrici e della tecnica di riscaldamento che vengono presi in considerazione nella simulazione dell’acqua calda.

Sia per l’impianto dell’acqua calda che per quello del riscaldamento è richiesta una regolazione tale da fornire energia termica senza problemi. A livello pratico, il tecnico del riscaldamento esegue una regolazione idraulica e una regolazione della curva di riscaldamento. Nella simulazione, questo viene fatto da un assistente sul posto.

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11 2.3.2 Consumo di elettricità

Poiché lo stoccaggio dell’elettricità è molto più costoso rispetto a quello del calore, la coinciden- za della produzione e del consumo di elettricità nel tempo diventa un fattore decisivo per il bilancio dell’energia e dell’economicità. Attualmente nei calcolatori solari di SvizzeraEner-

gia/Swissolar non è possibile considerare le batterie, che sono ancora poco presenti nei sistemi

solari odierni. Se la corrente solare non può essere utilizzata per l’economia domestica o per la produzione di acqua calda, essa deve venir immessa nella rete elettrica ad un prezzo relativamente basso. Il consumo di elet- tricità nelle economie domestiche può variare rapidamente: gli apparecchi possono venir accesi e spenti in poco tempo o con potenze diverse. Inoltre, vi è un consumo di energia costante e a intervalli generato dagli apparecchi in standby, dagli impianti di raffreddamento o dall’impiantistica domestica. Il consumo di elettricità varia a dipendenza degli orari, giornalmente, settimanalmente e stagionalmente, secondo determinati modelli (vedi Tab. 3). Oltre alla quantità consumata, il tipo di utente - ad esempio una famiglia con figli, una coppia di lavora- tori, un pensionato, un appartamento condiviso o una persona singola - ha una grande influenza sulla percentuale di energia solare consumata in proprio. Nel corso della sua vita di 30-40 anni, normalmente un impianto solare è confrontato con un buon mix di questi tipi di utenti. Tachion tiene conto di questo aspetto con un profilo misto generato per la simulazione, che si presta molto per una previsione a lungo termine. La simulazione considera pure la leggera diminuzione della resa dei moduli solari con il passare degli anni (il cosiddetto “degrado”).

Per la simulazione dei consumi domestici di elettricità vengono presi in considerazione i seguenti aspetti:

Numero di abitanti Definisce la quantità e la frequenza del fabbisogno di elettricità durante il giorno.

Con un numero maggiore di residenti, il profilo del consumo energetico è più uni- forme

Consumatori domestici di elettricità

Consumi inclusi: elettrodomestici del bagno e della cucina, illuminazione, elettro- nica per l’intrattenimento, perdite dovute allo standby, quota di elettricità per l’impiantistica. Non inclusi nei consumi: riscaldamenti elettrici (pompe di calore, resistenze riscaldanti), consumi elettrici commerciali, mobilità elettrica

Profilo giornaliero I profili di utilizzo giornaliero rappresentano il consumo medio di elettricità della popolazione. Nella creazione del profilo, questo valore ha il significato di “probabi- lità per i fabbisogni di elettricità”

Ciclo settimanale Profili giornalieri specifici per giorni feriali / sabato / domenica

Ciclo annuale Profili giornalieri specifici per inverno / mezze stagioni / estate e variazioni cicliche dei consumi

Risoluzione temporale

La gestione della batteria e l'uso termico dell'elettricità (per es. per la ricarica del boiler) sono modellati nel continuum temporale, cioè secondo i tempi esatti ri- chiesti per un processo di ricarica e scarica. I profili di corrente sono simulati con una risoluzione temporale di un quarto d'ora.

Profili dei commerci In alternativa al profilo domestico, si può selezionare un profilo commerciale da 5, 6 o 7 giorni. Si tratta di profili settimanali statici, che si ripetono ciclicamente per tutto l'anno. Il consumo viene scalato in modo tale da ottenere il valore desidera- to, ossia il totale annuale.

Tab. 4: Generazione del profilo di consumo preso in considerazione nella simulazione dei consumi domestici di elettricità.

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I profili elettrici generati da Tachion mostrano un comportamento stocastico (casuale) su piccola scala temporale; che settimanalmente e mensilmente corrispondono ai dati statistici sui consumi.

In combinazione con un generatore di calore elettrico, l’energia solare disponibile viene utilizzata principalmente per il consumo domestico e in secondo luogo per la produzione di acqua calda. Allo scopo di favorire la ricarica solare, sono possibili eventuali interruzioni temporanee (es. della caldaia). Il regolatore Tachion è configurato in modo che non si verifichi alcun aumento della temperatura nell’accumulatore. Tali regolazioni sono in linea con le norme attualmente in vigore.

2.4 Tecnica energetica

La tecnica energetica comprende tutti i componenti e le parti del sistema utilizzati per la conversione, la trasmissione, lo stoccaggio e la distribuzione dell’energia (sotto forma di elettricità o di calore). A seconda della disponi- bilità nel tempo delle fonti di energia, nei sistemi convenzionali sono necessari accumulatori più o meno grandi (p. es. pompe di calore, che vengono azionati di notte con elettricità a bassa tariffa, oppure caldaie a legna in pezzi, che vengono alimentate solo una volta al giorno). In combinazione con il solare termico, il volume di accumulo viene aumentato in modo che l’acqua calda possa essere immagazzinata per 1-2 giorni, nel caso di accumulatori combinati anche per una settimana. Per riprodurre correttamente il comportamento degli accumulatori solari, è necessario modellizzare numerosi fenomeni di trasferimento e miscelazione del calore. Nel suo modello di accumulo, Tachion rappresenta una stratificazione arbitrariamente fine (“gradazione di temperatura”).

In questo modo è possibile simulare con precisione il momento di accensione e spegnimento del riscaldamento ausiliario. Anche gli speciali algoritmi di regolazione e definizione delle priorità, come quelli utilizzati per fotovoltaico e pompe di calore, possono essere simulati senza errori.

Altre perdite si verificano nelle condotte durante il trasporto di energia. Per questo motivo viene stimata e simu- lata la lunghezza delle condotte solari, di quelle per l’impiantistica e delle condotte per la circolazione. Le condotte per il trasporto del calore e gli accumulatori sono coibentati secondo la norma SIA 384/385.

2.5 Bilanciamento energetico

La parte di energia solare e ausiliaria che giunge al consumatore dipende dall’efficienza dei sistemi e

dall’interazione tra le due forme di energia. L’ottimizzazione degli impianti solari richiede un metodo il più possibile affidabile e un limite di bilanciamento chiaro e ben definito.

Per il bilanciamento viene impiegato il cosiddetto Energie-Paket-Tracking di Tachion: ad ogni “pacchetto energia” consegnato al sistema viene assegnata un’“etichetta mittente”. Nel caso di trasmissione, perdita o miscela tra stratificazione energetiche, la composizione dei pacchetti viene ricalcolata e seguita attraverso l’intero sistema fino al consumo. Quando si acquista un servizio energetico, si effettua un bilanciamento. Nel corso dell’anno, gli acquisti di energia elettrica, acqua e calore sono costituiti da migliaia di piccoli pacchetti energetici. Calcolan- do il bilancio di un sistema con e senza impianto solare, è possibile visualizzare il risparmio solare effettivo. A fronte di interventi efficaci nella progettazione del sistema, il metodo risulta anche molto affidabile e permette quindi una valutazione obiettiva globale.

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3 Resa solare e delle altre fonti energetiche

Il calcolo della resa solare è l’inizio del calcolo energetico totale, ed è un elemento centrale per ottenere una simulazione precisa. Di conseguenza, è importante considerare in modo dettagliato tutti i fattori ambientali rile- vanti. La posizione del sole, ad esempio, viene calcolata minuto per minuto.

3.1 Fotovoltaico

Tachion calcola la resa dei moduli fotovoltaici sulla base dei seguenti fattori:

Dati meteorologici Dati considerati: posizione del sole, irraggiamento diretto, intensità e distribuzione emisferica dell’irraggiamento diffuso, grado di copertura nevosa (albedo), temperatura del cielo e dell’ambiente, velocità del vento

Efficienza Efficienza del modulo secondo STC (Standard Test Conditions) Influenza della tempera-

tura

Correlazione tra la temperatura e il rendimento secondo STC, calcolo della temperatura del modulo in base all’irraggiamento, velocità del vento, temperatura del cielo e dell’ambiente

Influenza

dell’irraggiamento

Correzione della luminosità

Influenza della geometria Correzione del rendimento dovuta al fattore di angolazione Degrado Riduzione del rendimento dovuta all’invecchiamento dei moduli Sporcizia Diminuzione della potenza dovuta alla sporcizia sui moduli Effetto del basso irrag-

giamento

Rendimento elettrico dei moduli in funzione dell'irraggiamento

Mismatch (sfasamento) Perdita di potenza dovuta allo sfasamento di potenza tra i moduli Perdite nei conduttori Perdita di potenza dovute alle linee CC

Inverter Considerazione della curva caratteristica dell’inverter

Tab. 5: Fattori che influenzano la resa degli impianti fotovoltaici.

3.2 Solare termico

Tachion calcola la resa degli impianti solari termici sulla base dei seguenti fattori:

Dati meteorologici Dati considerati: posizione del sole, irraggiamento diretto, intensità e distribuzione emisferica dell’irraggiamento diffuso, grado di copertura nevosa (albedo), temperatura ambiente, velocità del vento

Efficienza Efficienza ottica secondo la ISO-9806 Influenza della tempera-

tura

Coefficiente di perdita lineare e quadratica secondo la ISO-9806

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14

Influenza della geometria Fattore di angolazione longitudinale/trasversale Capacità termica Inerzia termica dei collettori

Perdite nelle condotte Perdite di calore in funzione della lunghezza e della coibentazione delle condotte Scambio termico Trasferimento di calore dovuto alla geometria dello scambiatore di calore

Tab. 6: Fattori che influenzano la resa degli impianti solari termici.

Le caratteristiche di prestazione dei collettori sono determinate e certificate mediante una procedura di prova standardizzata a livello internazionale. In Svizzera, l'Istituto per la tecnologia solare SPF di Rapperswil effettua tali test e gestisce la banca dati di tutti i collettori sovvenzionabili. Poco dopo la loro validazione, i dati del collettore sono a disposizione degli utenti del calcolatore solare.

La resa solare termica dipende in gran parte dalla temperatura e dalla stratificazione dell’accumulatore. L’attività della pompa del circuito è gestita tramite la regolazione direttamente in funzione della temperatura

nell’accumulatore. Tachion tiene conto di tutte queste interazioni. Per il solare termico non esiste un degrado come quello del fotovoltaico, e non viene quindi modellizzato.

3.3 Riscaldamento supplementare (non solare)

Oltre alle fonti di energia solare, anche le fonti ausiliarie (per il solare termico o il fotovoltaico con pompa di calore) devono essere modellizzate nel dettaglio e simulate in modo dinamico. Con cicli di accensione e spegnimento frequenti, ad esempio in estate per riscaldare l’acqua calda, il rendimento di una caldaia può ridursi della metà. D’altra parte, le caldaie a condensazione possono fare un uso migliore delle risorse energetiche di qualche punto percentuale. In questo modo, nella simulazione vengono presi in considerazione diversi fattori.

Tachion calcola l’energia specifica del riscaldamento supplementare sulla base dei seguenti fattori:

Efficienza Parte utile dell’energia finale che viene trasferita al sistema sotto forma di calore Potenza nominale Potenza massima assorbita da un apparecchio. Nelle pompe di calore essa dipen-

de anche dalla temperatura della sorgente e da quella di mandata

Potenza minima Potenza minima assorbita in caso di apparecchi modulanti (es. pompa di calore in combinazione con impianto fotovoltaico)

Massa termica Energia termica necessaria per mettere in funzione la caldaia e la pompa di calore Fattore di prestazione Per le pompe di calore: mappa dei dati delle potenze in entrate e in uscita in fun-

ziona della temperatura della sorgente e di mandata, secondo misure standardizzate (EN14511)

Fattori ambientali Pompa di calore aria-acqua: temperatura esterna / Pompa di calore geotermica:

temperatura dinamica del terreno / Caldaia: pressione parziale media dell’ossigeno (altitudine)

Tab. 7: Fattori che influenzano l’energia specifica del riscaldamento supplementare.

Oltre al rendimento della conversione energetica, il bilancio di CO2 di una fonte energetica è il fattore decisivo per la valutazione ecologica del sistema di approvvigionamento energetico. I fattori di CO2 utilizzati nel calcolatore di SvizzeraEnergia fanno riferimento ad indagini di WWF Svizzera.

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15

4 Procedimento della simulazione

Sulla base dei parametri impostati dall’utente e dai valori determinati dal Tachion-Assistant, l’intero impianto viene progettato nel dettaglio secondo le usuali direttive di pianificazione e gli standard attualmente in vigore.

Fino a 500 parametri per gli impianti fotovoltaici e fino a 1000 parametri per gli impianti solari termici vengono determinati dall’assistente di progettazione e trasmessi al Tachion-Simulations-Engine per l’esecuzione della simulazione annuale.

Durante la simulazione vengono svolte le seguenti operazioni:

- Calcolo del profilo dell’orizzonte sfruttando le coordinate della posizione - Definizione dei dati meteorologici del luogo, tenendo conto dell’orizzonte - Calcolo dell’irraggiamento sulla superficie dei moduli/collettori

- Calcolo del profilo di consumo elettrico dell’economia domestica - Calcolo del profilo di fabbisogno di acqua calda

- Simulazione del fabbisogno termico dell’edificio

- Simulazione annuale dinamica: simulazione con alta risoluzione temporale della conversione e del trasporto delle fonti energetiche attraverso l’accumulo (o la conversione diretta) ai consumatori di energia, delle perdite energetiche, ecc. I rendimenti dipendenti dalle condizioni e il trasporto di energia sono integrati e simulati dinamicamente.

Per l’analisi della simulazione sono a disposizione decine di parametri con diverse risoluzioni temporali (come valori orari, giornalieri, mensili e annuali) e vari parametri di sistema. La procedura guidata associa questi dati ai valori caratteristici per la visualizzazione, e li trasmette all’interfaccia utente. I dati vengono visualizzati sotto forma di tabelle, grafici, ecc.

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16

5 Tachion-Assistent

Gli utilizzatori del calcolatore solare non hanno bisogno di sapere nulla in merito al dimensionamento e alla costruzione di impianti solari. Di questo si occupa il cosiddetto Tachion-Assistent. La tabella seguente mostra quali parametri possono essere definiti tramite il catasto solare (www.tettosolare.ch e www.facciatasolare.ch), dall’utente nella schermata principale oppure tramite “Altre impostazioni”, e quali invece sono suggeriti dall’assistente online (parte dell’assistente nell’interfaccia utente):

Parametri

Catasto solare Schermata principale Altre impostazioni Assistente online

Descrizione

Luogo (CAP) X X Base per i dati meteorologici della simulazione

Coordinate del luogo X Base per i dati meteorologici e gli ombreggiamenti dovuti all’orizzonte (montagne, colline)

Tecnologia X X Fotovoltaico (elettricità) o solare termico (calore)

Dimensionamento X X Progettazione manuale o automatica (Tachion-Assistent)

Numero di abitanti X X Definisce la dimensione dell’impianto

Sistema X Fotovoltaico: elettricità domestica, elettricità + acqua calda

Solare termico: solo acqua calda, acqua calda + riscaldamento Orientamento / Inclinazione X X Orientamento e inclinazione dei moduli (del tetto)

Efficienza dei moduli X Fotovoltaico: 13, 17, 19, 20, 21, 23 %

Preparazione dell’acqua calda X Fotovoltaico: Pompa di calore aria-acqua, riscaldamento elettrico Tipo di collettore X Solare termico: collettori piani, collettori a tubi

Tipo di riscaldamento esistente

X Caldaia standard/a condensazione a olio/gas, pellet, legna, pompa di calore aria-acqua o geotermica, riscaldamento elettrico

Tipo di edificio X Anno di costruzione: prima del 1950, 1950-1979, 1980-1999, 2000-

2019, oppure standard nuova costruzione, Minergie, Minergie-P Superficie (riscaldata) X X X Definisce la dimensione dell’edificio

Superficie occupata del tetto X X X Fotovoltaico: superficie fotovoltaica installata sul tetto Superficie occupata della fac-

ciata

X X X Fotovoltaico: superficie fotovoltaica installata sulla facciata

Superficie dei collettori X X Solare termico: superficie dei collettori lorda installata Dimensioni dell’accumulatore

di calore

X X Solare termico: dimensioni dell’accumulatore di calore installato

Accoppiamento superficie/accumulatore

X Solare termico: la relazione tra la superficie dei collettori e l’accumulatore è regolata automaticamente

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Per ogni parametro da inserire vengono visualizzate o calcolate possibili impostazioni predefinite. I valori propo- sti possono essere accettati dall’utente, oppure modificati. In questo modo la pianificazione dell’impianto diventa passo dopo passo più precisa e concreta.

Tutti i parametri da inserire necessari per la simulazione vengono rilevati in base ai dati che il catasto solare trasmette al calcolatore solare (non appena viene premuto il pulsante “Quanto costa il mio impianto fotovoltaico?”

o “Quanto costa il mio impianto solare termico?”). Dopo l’esecuzione della pianificazione dettagliata e della simulazione, vengono visualizzati i risultati della valutazione energetica e finanziaria. Lo schema seguente mostra i diversi flussi delle informazioni:

5.1 Dimensionamento manuale e automatico

Tutti i parametri suggeriti dall’assistente online possono essere modificati dall’utente. Le correlazioni tra i parametri, necessarie per una pianificazione coerente dell’impianto, vengono verificate dall’assistente. Se si desidera evitare anche questo automatismo, è possibile passare alla modalità di dimensionamento “manuale”. In questo modo è possibile definire e simulare anche impianti non convenzionali. Nel solare termico è possibile attivare o disattivare anche un accoppiamento tra la dimensione dell’accumulatore e il campo dei collettori. In questo modo è possibile eseguire ulteriori operazioni manuali di ottimizzazione. Nel solare termico, per determinare se una costellazione indicata soddisfa i criteri per accedere agli incentivi, è possibile inserire i dati nel calcolatore solare www.qm-solar.ch e analizzare la struttura dell’impianto con un clic. Nel calcolatore solare QM, l’intera gamma di collettori idonei può essere utilizzata anche per la simulazione e la valutazione. Questo calcolatore calcola inoltre gli incentivi cantonali per ogni tipologia di impianto.

Chiamata via catasto solare

Dimensionamento manuale automatico

Catasto solare tettosolare.ch facciatasolare.ch Calcolatore solare

svizzeraenergia.ch /calcolatore-solare

Inserimenti utente luogo, abitanti, tecnologia, sistema, altre impostazioni

Assistente sul posto Dimensioni dell’impianto

Assistente di pianificazione (Server) Pianificazione dettagliata dell’impianto Tachion-Simulator

dati meteo, consumi, simulazione dinamica passo dopo passo Assistente di analisi Valutazione dei risultati

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6 Manuale utente «Calcoli di economicità»

Il presente capitolo illustra il metodo per il calcolo dell’economicità di impianti solari. Esso considera le condizioni quadro economiche, i modelli di prezzo a livello di investimento, gestione e manutenzione, come pure gli incentivi. Nel calcolatore solare i tre principali risultati del calcolo di economicità sono rap- presentati nella tabella riassuntiva. Per i dettagli sulla valutazione e sui parametri base applicati si riman- da al menu “calcolo redditività”.

6.1 Principali risultati nel rapporto riassuntivo

Fotovoltaico

Risultati della simulazione Spiegazioni

I costi di investimento completi di un impianto annesso al tetto includono la progettazione, il materiale, l’installazione, come pure l’annuncio e la messa in servizio dell’impianto. Non sono incluse le eventuali spese future per la sostituzione di componenti (p.es. inverter), le deduzioni fiscali e gli incentivi finanziari. Nel Tooltip (commenti che appaiono cliccando sulla

ⓘ) sono indicati i costi per un impianto integrato nel tetto. Gli importi indicati si basato su valori empirici per la Svizzera.

Rimunerazione unica per un impianto annesso al tetto. Si basa unicamente sulla potenza nominale dell’impianto. Gli impianti con potenza inferiore a 100 kW possono ottenere la RUP (rimunerazione unica piccoli impianti), mentre per gli impianti di dimensioni superiori è a disposizione la RUG (rimunerazione unica grandi impianti). Nel Tooltip sono indicati i costi per un impianto integrato nel tetto.

Per il calcolo del tempo di ammortamento dell’impianto si considerano l’investimento netto per l’impianto (v. sotto), le spese di gestione (incl. la sostituzione di componenti che statisticamente risultano avere una durata di vita più corta), i risparmi generati dal consumo proprio e gli introiti per l’energia immessa in rete.

Solare termico

Risultati della simulazione Spiegazioni

I costi di investimento completi di un impianto solare termico e del rela- tivo accumulatore includono progettazione, materiale, installazione, come pure annuncio e messa in servizio dell’impianto. Non sono incluse le eventuali spese future per la sostituzione di componenti (p.es. pompa, liquido termovettore), le deduzioni fiscali e gli incentivi finanziari. I costi

“senza impianto solare” sono qui indicati con un zero. In tal caso vengo-

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no per contro considerati i costi per un boiler convenzionale, che rimane comunque necessario. Nel calcolo degli incentivi e dell’ammortamento si tiene conto di questi costi. Le cifre usate sono valori empirici per la Sviz- zera.

L’incentivo cantonale dipende da tre fattori: dal Cantone in cui viene installato l’impianto (stato al 2021: nessun incentivi nei Cantoni ZG e ZH), dal tipo di collettore e dal numero di collettori (per dettagli vedi www.listacollettori.ch e qm-solar.ch). In base al modello armonizzato di incentivazione, l’aiuto copre circa il 20 % del sovraccosto dell’impianto solare. Eventuali altri incentivi locali (p.es. comunali) non sono considerati.

Per il calcolo della durata di ammortamento dell’impianto si tiene conto dell’investimento netto (vedi sotto), delle spese di gestione e manutenzione (incl. Sostituzione di componenti) e dei risparmi generati.

6.2 Risultati sull’economicità nel menu «Calcolo redditività»

Nel menu «Calcolo redditività»

vengono forniti ulteriori risultati riguardanti la redditività dell’investimento ed è possibile modifi- care le condizioni quadro. I prezzi dell'elettricità (tariffa alta/bassa e tariffa di rimunerazione) sono determinati sulla base di dati pubblicamente disponibili. Se in un comune ci sono più aziende elettriche, l'utente deve selezionare il proprio fornitore. I prezzi possono comunque essere inseriti anche manualmente:

Fig. 11: Schermata dei parametri base e risultati di dettaglio sul calcolo del rendimento del capitale.

Il sito è a Lugano, dove AEM e il fornitore di energia elettrica.

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20 Interfaccia utente Spiegazioni

Modello di rimunerazione *

(opzioni: senza incentivi, RUP, RUG)

Per i calcoli di economicità si possono scegliere diverse varianti di rimunerazione. Per impianti a partire da 100 kW, al posto della RUG è possibile scegliere la RUP.

Committente: Impresa

* (opzioni: sì / no)

Nel caso di imprese, i prezzi sono calcolati senza IVA (sia a livello di investimen- to che per i costi dell’energia, mentre la rimunerazione unica è soggetta all’IVA) e l’aliquota marginale di imposta è stabilita al 20%.

Reddito imponibile (opzioni: 0 – 250'000 CHF)

Dal momento che in quasi tutti i Cantoni l’investimento per un impianto solare è fiscalmente deducibile, per il calcolo dei costi netti e dell’ammortamento è necessario conoscere il dato sull’aliquota marginale di imposta. Più è elevato il reddito imponibile, più si riducono i costi netti e la durata di ammortamento.

Aliquota marginale di imposta

(opzioni: 0 – 60 %)

Viene calcolata in modo generico sulla base del reddito imponibile. L’aliquota marginale effettiva dipende dal Comune di domicilio e da altri parametri (stato civile, confessione, ecc.). Per questo motivo qui la stima dell’aliquota marginale può essere cambiata.

Tariffa di immissione (opzioni: 0 – 30 ct./kWh)

Tariffa applicata dal locale gestore di rete (azienda elettrica) a rimunerazione della corrente immessa in rete dall’impianto. Potete verificare la vostra tariffa di rimunerazione locale su pvtarif.ch.

Tariffa alta (diurna)/

bassa (notturna) (opzioni: 0 – 30 Rp/kWh)

Tariffe applicate per l’elettricità che acquistate dal vostro gestore di rete (azienda elettrica). Questo dato è indicato sulla vostra fattura per l’elettricità.

Nel caso di tariffa unica, inserire il valore in entrambi i campi.

Parte di consumo proprio (opzioni: 0 – 100%)

La parte di consumo proprio indica qual è la percentuale di corrente solare prodotta dall’impianto e utilizzata direttamente nell’edificio. In assenza di un accumulatore di elettricità, l’autoconsumo avviene unicamente quando c’è simultaneità tra produzione e consumo. Pertanto vale pena far funzionare (o programmare di conseguenza attraverso un timer) gli apparecchi con un eleva- to consumo elettrico durante i momenti in cui il sole splende sull’impianto fotovoltaico (o si prevede che splenderà). A seconda dello stile di vita degli occupanti, il grado di consumo proprio può variare di circa il ±10%. La simulazione ipotizza un “profilo di consumo misto” a livello di consumi. In caso di presenza frequente di persone durante il giorno la percentuale può essere aumentata del 10%. In caso di scarsa presenza di persone durante il giorno e durante il weekend la percentuale dovrebbe essere abbassata del 10%. Va considerato che l’impianto fotovoltaico sarà in funzione per oltre 30 anni e che il comportamento degli occupanti andrebbe quindi stimato durante tutto que-

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21

sto tempo. Pertanto, in genere il “profilo di consumo misto” rappresenta un’ipotesi piuttosto attendibile. Per scalda-acqua elettrici o a pompe di calore, si parte dal principio che essi possono essere fatti funzionare durante il giorno.

La regolazione dello scalda-acqua deve essere impostata di conseguenza.

Costi di investimento I costi indicati derivano dalla media di molti progetti effettivamente realizzati.

In tali costi sono inclusi la progettazione, il materiale, l’installazione, la messa in servizio e i lavori amministrativi. Sono parzialmente inclusi anche i costi per un eventuale ponteggio o per il collegamento al sistema di parafulmine. Que- sto genere di costi può essere presente o meno, a seconda dell’impianto. Ri- guardo alle spese per il cablaggio o inerenti la qualità dei componenti si appli- cano prezzi medi per soluzioni usuali. I risparmi derivanti dall’effetto di sostituzione di elementi convenzionali (p.es. tegole del tetto, rivestimenti di facciate, ecc.) non vengono considerati.

Rimunerazione unica (fotovoltaico)

RUP: Per gli impianti tra 2 e 99,9 kW si può richiedere la “Rimunerazione unica per piccoli impianti” – RUP. Si stima che il tempo di attesa prima di ricevere effettivamente il contributo ammonterà a circa un anno e mezzo.

RUG: Per gli impianti tra 100 e 50’000 kW si può richiedere la “Rimunerazione unica per grandi impianti” – RUG. Per i nuovi annunci si stima che il tempo di attesa prima di ricevere effettivamente il contributo ammonterà a circa tre anni.

Incentivo cantonale (solare termico)

Ad eccezione di ZG e ZH (stato al 2021), tutti i Cantoni e numerosi Comuni so- stengono la realizzazione di impianti solari termici (vogliate informarvi su mo- dalità e condizioni presso il vostro Cantone). L’importo indicato equivale circa al 20% del maggior costo dovuto all’impianto solare. Questo criterio deriva dal modello armonizzato di prescrizioni per gli incentivi elaborato dai Cantoni. Per eventuali ulteriori aiuti comunali vogliate rivolgersi al Comune in questione.

Risparmio fiscale Si tratta del risparmio sulle tassazioni, in base all’aliquota marginale di imposta. Dall’investimento vanno dedotti gli aiuti finanziari.

Il valore calcolato automaticamente può essere sovrascritto manualmente, se si conosce l’esatto risparmio fiscale (o si è per esempio utilizzato il calcolatore fiscale dell'Amministrazione federale delle contribuzioni AFC, link:

https://swisstaxcalculator.estv.admin.ch/#/calculator/income-wealth- taxermittelt).

Investimento netto (grandezza di riferimento)

Si tratta dei costi di investimento, dopo deduzione delle eventuali sovvenzioni (rimunerazione unica, rispettivamente incentivo cantonale) e del risparmio fiscale.

Risparmio da consumo Risparmio indicizzato, derivante dal consumo proprio (autoconsumo) durante

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proprio tutta la durata di vita dell’impianto. La corrente solare usata direttamente e simultaneamente in casa genera un risparmio degno di nota, derivante dalla corrente che non è necessario acquistare dalla rete.

Reddito da immissione in rete

(fotovoltaico)

Reddito indicizzato generato dall’immissione in rete dell’esubero di corrente solare, durante tutta la durata di vita. La corrente prodotta dall’impianto e no usata simultaneamente nell’edificio viene immessa nella rete elettrica pubbli- ca. Attualmente le tariffe a compenso di questa immissione in rete si situano tra 5 e 12 ct./kWh e possono variare nel corso degli anni.

Sinergie

(solare termico)

Nei costi di investimento per l’impianto solare termico sono inclusi anche i costi per lo scalda-acqua. Uno scalda-acqua (boiler) è comunque necessario anche in assenza dell’impianto solare. Questi costi “imprescindibili” sono stabi- liti tramite calcolo (vedi sotto). Inoltre, la presenza dell’impianto solare termico contribuisce a salvaguardare il sistema complementare di produzione del calore (caldaia o pompa di calore) e ad allungarne la durata di vita. A questi van- taggi si aggiunge il fatto che la manutenzione dei due impianti può avvenire in contemporanea. Complessivamente si può stimare che questo beneficio dovu- to alle sinergie equivale al 30% dell’investimento.

Costi di gestione Costi di gestione, indicizzati lungo tutta la durata di vita dell’impianto.

I costi di gestione di un impianto solare sono molto esigui. Essenzialmente si tratta dei costi dovuti all’eventuale sostituzione di alcune componenti che statisticamente risultano avere una durata di vita inferiore rispetto a quella dei moduli, rispettivamente di collettori. Si può trattare ad esempio: per il PV dell’inverter, per il solare termico della pompa di circolazione del circuito solare, del liquido termovettore (glicole).

Nel calcolatore, i costi di gestione e manutenzione vengono stimati come segue: per il fotovoltaico costi annui equivalenti al 1% dell’investimento, per il solare termico costi annui equivalenti al 0.5% dell’investimento.

Utile / perdita (-) Bilancio tra tutte le uscite e tutte le entrate, lungo tutta la durata di vita dell’impianto (calcolata a 30 anni). In caso di cifra positiva («utile»), significa che i risparmi e le entrate superano i costi di investimento e di gestione dell’impianto.

Redditività media Redditività media annua dell’investimento nell’impianto solare, riferita all’investimento netto.

Tempo di ammortamento

Dopo questo tempo, le entrate nette cumulate superano l’investimento netto.

Da quel momento in avanti, l’impianto presenta un bilancio finanziario positi- vo.

*) Queste possibilità di impostazioni sono disponibili unicamente nel questo calcolatore: swissolar.ch/solardachrechner.

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23

6.3 Effetti a lungo termine

Le previsioni su diversi decenni sono naturalmente caratterizzate dall’incertezza. Statisticamente, la durata di vita di un impianto solare è calcolata in 30 – 40 anni. Pertanto, vanno fatte delle ipotesi sugli svi- luppi tecnici ed economici. Nei calcoli di economicità vengono applicati i parametri seguenti:

Parametro: valore Spiegazioni

Durata di vita: 30 anni Per il fotovoltaico e il solare termico si ipotizza un’aspettativa di vita di 30 anni. In effetti esistono numerosi impianti che sono in esercizio da oltre 30 anni. Nei casi concreti, bisogna tuttavia valutare se pure le premesse dal pun- to di vista costruttivo (ammodernamento del tetto, impianto di riscaldamen- to, utilizzo dell’edificio, ecc.) permettono effettivamente di ipotizzare tale durata di vita.

Inflazione: 1% Perdita media di valore del denaro nei prossimi 30 anni. L’inflazione viene applicata per i prezzi dell’energia e le spese di manutenzione dell’impianto.

Rincaro reale: 0% a 2% In considerazione del contesto economico e politico, si prevedono aumenti di prezzo diversificati a seconda della natura dei vettori energetici: per quelli fossili si presume un aumento dei prezzi del 2%, per l’energia elettrica dell’1%

e per la legna dello 0%.

Degrado: 0.34% La produzione di energia dei moduli fotovoltaici degrada nel tempo di circa il 0.4% ogni anno. La resa dopo 30 anni equivale ancora a circa il 90% rispetto a quella del primo anno. La progressiva leggera diminuzione della produzione di elettricità si contrappone allo sviluppo dei prezzi.

6.4 Modello di calcolo per i costi di investimento e gli incentivi

Fotovoltaico (senza componenti aggiuntivi per il supporto alla produzione di acqua calda o al riscalda- mento)

Il calcolo dei costi degli impianti fotovoltaici si basano sul confronto di numerose offerte, eseguito da SvizzeraEnergia per un largo spettro di impianti di varie dimensioni. La tabella seguente rappresenta una panoramica dei costi (IVA inclusa) per varie classi di potenza:

Potenza installata

Impianto posato sopra il tetto, chiavi

in mano

Costi specifici (imp. posato sopra

il tetto)

Impianto integrato nel tetto, chiavi in

mano

Costi specifici (integrato)

2 kW 8’540 CHF 4’270 CHF/kW 10’250 CHF 5’125 CHF/kW

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24

Fotovoltaico con supporto alla produzione di acqua calda

Oltre ai costi riportati sopra, si considerano anche i costi aggiuntivi per l’eventuale adeguamento del siste-ma di produzione dell’acqua calda. Questi sono calcolati come segue: CHF 500.- + CHF 1.- * volume nomi-nale del boiler.

Fotovoltaico con supporto alla produzione di acqua calda e al riscaldamento

Dal momento che l'integrazione del sistema di riscaldamento può variare molto da caso a caso, per un sistema FV con supporto al riscaldamento vengono considerati solo i costi aggiuntivi per il sistema di regola-zione. Questi sono calcolati con un tasso forfettario di 1000.- CHF, importo che si aggiunge ai costi di un impianto FV con supporto alla produzione di acqua calda.

Batteria

I costi d’investimento per la batteria sono calcolati con un importo pari a CHF 1400.- / kWh. Se il prezzo esatto è conosciuto, è possibile inserirlo manualmente nel «Calcolo redditività».

Rimunerazione unica (RU)

Per informazioni sugli incentivi per gli impianti fotovoltaici, i formulari di richiesta, le condizioni e le mo- dalità vedi:

https://pronovo.ch/it/incentivazione/rimunerazione-unica-ru/calcolare-il-contributo-dincentivazione/

Di regola, l’adeguamento delle tariffe nel calcolatore solare avviene un mese prima della sua reale entra- ta in vigore.

Solare termico

Per gli impianti solari termici, il calcolo dei costi è meno preciso rispetto al fotovoltaico, a causa della variabilità delle premesse costruttive (edili). I costi per gli impianti solari termici si basano tra gli altri anche su studi sul campo effettuati da Basler & Partner. Da questi dati è stato dedotto un impianto di riferimento per il quale i componenti principali “accumulatore” e “campo dei collettori” (e il tipo dei collettori) possono essere definite in modo indipendente uno dall’altro. La tabella seguente fornisce una panoramica dei costi (IVA incl.) per varie dimensioni di impianti:

(25)

25 Dimensioni campo

collettori

Acqua calda sanitaria, collettori piani

Acqua calda sanitaria, collettori tubolari

Riscaldamento + acs, collet. piani

Riscaldamento + acs, coll. tubolari

4 m² 12’280 CHF 12’600 CHF 15’280 CHF 15’600 CHF

8 m² 17’560 CHF 18’200 CHF 18’560 CHF 19’200 CHF

12 m² 23’090 CHF 24’050 CHF 23’090 CHF 24’050 CHF

16 m² 28’870 CHF 30’150 CHF 28’870 CHF 30’150 CHF

20 m² 33’400 CHF 35’000 CHF 33’400 CHF 35’000 CHF

24 m² 36’680 CHF 38’600 CHF 39’180 CHF 41’100 CHF

28 m² 39’960 CHF 42’200 CHF 44’960 CHF 47’200 CHF

32 m² 43’240 CHF 45’800 CHF 50’740 CHF 53’300 CHF

36 m² 46’520 CHF 49’400 CHF 56’520 CHF 59’400 CHF

40 m² 49’800 CHF 53’000 CHF 59’800 CHF 63’000 CHF

Incentivi per impianti solari termici: vedi www.listacollettori.ch

6.5 Ulteriori basi di calcolo

Le percentuali di elettricità in tariffa alta o bassa che viene sostituita, immessa in rete o utilizzata sul posto di-pendono dalle fasce oraria in vigore nel luogo dove è installato l’impianto (incluso la modalità applicata nel fine settimana) e da numerosi altri fattori. Nel calcolatore vengono applicate le seguenti ipotesi per le fasce tariffali.

Parte di elettricità Quota tariffa alta Quota tariffa bassa

Consumo proprio 85 % 15 %

Immissione in rete 65 % 35 %

Acquisto dalla rete 50 % 50 %

Il consumo proprio dell’impianto è calcolato in base alla resa dell’impianto nel suo 15° anno di vita, ossia a metà della sua durata di vita. In questo modo, il risparmio calcolato è piuttosto rappresentativo lungo tutti i 30 anni di esercizio.

6.6 Aspetti fiscali

• Per il risparmio fiscale riguardante l’imponibile si calcola la differenza tra i costi di investimento e rimunerazione unica, rispettivamente gli incentivi cantonali. Eventuali effetti progressivi dovuti ad una fatturazione ripartita su anni diversi non vengono considerati.

• Quando il reddito dall’immissione in rete supera i costi dovuto al consumo di elettricità, la differenza viene tassata quale reddito accessorio. L’aliquota marginale di imposta è considerata come costante durante tutta la durata di vita dell’impianto.

• Un eventuale maggior valore dell’immobile dovuto alla presenza dell’impianto solare fotovoltaico o solare termico, a livello di sostanza o di valore locativo non viene considerato.

Si consiglia di chiarire preventivamente gli aspetti fiscali con le autorità preposte del vostro Cantone / Comune.