Casa Elettrica: bilancio 2016

Passato il secondo anno con la tariffa elettrica D1 per pompe di calore facciamo un bilancio economico consuntivo per la mia casa elettrica.

Rappresentando le tipologie di consumo per tutto il 2016 mediante un classico diagramma a torte abbiamo:

Come si vede i consumi per riscaldamento+raffrescamento+acqua calda sono inferiori a quelli tradizionali+piastra induzione.

Possiamo anche vederne l’andamento su base mensile:

Dove si vede bene come i consumi di pompa di calore+UTA del mese di luglio 2016 (ACS+raffrescamento+de-umidifica+ventilazione) e febbraio 2016 (ACS+riscaldamento+ventilazione) siano quasi equivalenti.

Detto in altre parole le prestazioni estive dell’involucro sono importanti come le prestazioni invernali !

Ottimizzando la programmazione del raffrescamento estivo (vedi Climatizzazione estiva: too fast too furious) prediligendo gli orari notturni, si sono ridotti sensibilmente i consumi dei mesi estivi rispetto al 2015.

Passiamo ora al bilancio tra consumi elettrici e produzione del fotovoltaico:

L’effetto del cambio di regolazione della climatizzazione estiva ha ridotto i consumi ed alzato l’energia immessa.

E’ evidente che:

  • il contributo del fotovoltaico in inverno e’ marginale
  • nella mezza stagione (aprile, maggio, settembre) l’autoconsumo si abbassa molto

Ma vediamo ora, bollette di Enel Energia e bonifici del GSE alla mano, il saldo economico del periodo feb-16 / gen-17:

Il costo netto per tutti i consumi energetici della casa elettrica e’ stato di 923 Euro in 12 mesi: in pratica 2,5 Euro al giorno !

La soddisfazione continua.

Un’osservazione generale importante: i miei dati rappresentano quelli di una casa elettrica con impianto fotovoltaico sottodimensionato al nord Italia. I risultati potrebbero essere ulteriormente favorevoli con un impianto fotovoltaico di maggiori dimensioni nelle zone del centro o sud Italia.

Scambio Sul Posto: bilancio 2016

Per la terza volta, e’ finalmente giunta la pubblicazione sul sito GSE del bilancio effettivo dello scambio sul posto per l’anno 2016:

Si vede che l’importo effettivo per l’intero anno 2016, che mi verrà accreditato a giugno 2017, e’ pari a 261,4 Eur.

Vediamo il dettaglio del calcolo effettuato dal GSE:

  • Energia elettrica prelevata anno 2016: 4.931 kWh
  • Energia elettrica immessa anno 2016: 1.254 kWh

Da cui:

Energia elettrica scambiata = min (Energia elettrica prelevata; Energia elettrica immessa)

Energia elettrica scambiata anno 2016 = min (4.931; 1.254) = 1.254 kWh

A questo punto vengono valorizzati (in Euro) i seguenti valori di energia:

CEI = Valore Energia elettrica immessa (@ 0,042 Eur/kWh)
OE = Costo Energia elettrica prelevata (@ 0,046 Eur/kWh)
Recupero Utilizzo Rete = Valore Energia elettrica scambiata (@ 0,167 Eur/kWh)

Nel mio caso:

CEI anno 2016 = 0,042 * 1.254 = 52,6 Eur
OE anno 2016 = 0,046 * 4.931 = 228,6 Eur
Recupero Utilizzo Rete anno 2016 = 0,167 * 1.254 = 208,8 Eur

Il contributo SSP viene infine calcolato nel modo seguente:

Contributo SSP = Recupero Utilizzo Rete + min (CEI; OE) + max [0; min( 0; OE – CEI)]

Nel mio caso:

Contributo SSP anno 2016 = 208,8 + min (52,6; 228,6) + max[0; min( 0; 228,6 – 52,6)] = 261,4 Eur

Come lo scorso anno, la grossa parte del contributo sta nel recupero utilizzo rete, ovvero nell’energia elettrica scambiata, nel mio caso valorizzata a 0,167 Eur/kkWh.

ATTENZIONE: il valore unitario dell’energia elettrica scambiata (chiamato corrispettivo unitario per l’energia scambiata CUsf) dipende moltissimo dal proprio caso specifico, in particolare da:

  • Energia elettrica prelevata
  • Energia elettrica immessa
  • Tariffa elettrica

Quindi non provate ad applicare in modo piatto i miei valori unitari al vostro caso, ma verificate i vostri dati specifici.

Con questo scopo, volendo fare il calcolo di dettaglio, poiché anche quest’anno sul sito di GSE erano presenti tutti i dati, ho anche aggiornato Scambio Sul Posto: la mia guida definitiva (per quest’anno).

Verifichiamo se rimane ancora che Scambio Sul Posto ha un rendimento molto elevato come accumulo di energia elettrica.

Osservando i miei numeri, si vede come 1.254 kWh scambiati (immessi in rete e poi riutilizzati) abbiano fruttato 261,4 Eur.

Detto in altre parole, confrontando quanto mi farebbe risparmiare 1 kWh autoconsumato oppure scambiato con la rete:

1 kWh scambiato => 0,208 Eur

1 kWh autonsumato => 0,235 Eur (costo bolletta dic-16 / gen-17)

Nel 2016, per la mia casa elettrica, il rendimento come accumulo dello SSP e’ stato dell’87% !

E’ importante precisare alcuni aspetti:

  • le tariffe elettriche stanno cambiando per cui queste valutazioni vanno riviste nel tempo
  • i miei dati rappresentano quelli di una casa elettrica con impianto fotovoltaico sottodimensionato al nord Italia – i risultati potrebbero essere ulteriormente favorevoli con un impianto fotovoltaico di maggiori dimensioni nelle zone del centro o sud Italia
  • continuo ad avere dei dubbi sullo tariffa utilizzata dal GSE nel calcolo del corrispettivo unitario per l’energia scambiata (i primi 3 mesi D2 e poi D3) rispetto alla mia tariffa D1 per pompe di calore … vedremo !

Consumi casa elettrica – Gennaio 2017

hugh-jackman-wolverine-mi-rende-nervoso-news

E siamo finalmente arrivati a poter fare dei bilanci sul primo inverno con temperature normalmente basse. Nella pratica e’ il primo “vero inverno” gestito mediante la mia Daikin HPSU Compact.

I dati pubblicati sono i consueti (a cui ho aggiunto per leggibilità la differenza tra i parametri climatici interni ed esterni)

  • Esterno
    • temperatura esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Interno
    • temperatura interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Delta
    • differenza di temperatura effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
    • differenza di umidità effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
  • Energia elettrica
    • prodotta dal fotovoltaico
    • consumata complessivamente dalla casa
    • prelevata dalla rete
    • immessa in rete
  • PVGIS
    • produzione di energia elettrica teorica prevista per il fotovoltaico
    • confronto con la produzione effettiva
  • Dettaglio Energia elettrica consumata
    • pompa di calore (che si occupa di riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento)
    • UTA (ventilazione meccanica controllata, deumidifica, eventuale integrazione in riscaldamento/raffrescamento)
    • tutti gli altri consumi elettrici (inclusa la piastra ad induzione della cucina)

gennaio-2017

Direi che i tempi sono finalmente maturi per fare qualche confronto tra i dati dei fabbisogni termici previsti nel mio Attestato di Certificazione Energetica (ACE) ed i consumi elettrici effettivi della pompa di calore.

Suggerisco innanzitutto di rileggere Pompa di calore – dimensionamento semplificato.

Il mio ACE (vedi Informazioni) ci dice:

  • Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale ETH = 66,11 kWh/m²a
  • Fabbisogno annuo di energia termica per acqua calda sanitaria ETW = 18,59 kWh/m²a
  • Superficie utile = 114,35 m²
  • Gradi Giorno = 2.544 GG
  • Periodo di attivazione dell’impianto = 15 ottobre – 15 aprile ⇒ 184 GG

Come di consueto possiamo ricavare una formula, mediante semplici proporzioni, per determinare il fabbisogno termico di un determinato mese conoscendo le temperature interne ed esterne medie:

  • Fabbisogno mensile di energia termica per riscaldamento = ETH * Superficie Utile * Giorni Mese * (Temperatura interna media – Temperatura esterna media) / Gradi Giorno
  • Fabbisogno mensile di energia termica per ACS = ETW * Superficie Utile * Giorni Mese / 365

Applicandole per semplicità ai mesi invernali completi (novembre → marzo) disponibili possiamo ottenere i fabbisogni termici effettivamente attesi e confrontarli con i consumi elettrici effettivi ottenendo un valutazione del COP effettivo:

alfaNon parrebbe nulla di particolarmente esaltante. Ma dobbiamo confrontare con i dati nominali del generatore di calore, ovvero della pompa di calore.

Recuperiamo la documentazione di prodotto della Daikin HPSU Compact (PRESTAZIONI AI CARICHI PARZIALI UNITA’ A BASSA TEMPERATURA RRLQ/RVLQ/ERLQ E ALTA TEMPERATURA RRRQ/ERRQ – 12/09/2013) su cui si trovano i COP dichiarati dal produttore.

Riporto per comodità solo i dati rilevanti per il mio caso specifico:

rrlq1 rrlq2

[Mi permetto di osservare che le unita’ esterne ERLQ e RRLQ hanno esattamente le stesse performance …]

Alcune osservazioni importanti sui valori indicati nel documento delle prestazioni nominali:

  • Dati integrati indica che sono incluse anche le perdite per sbrinamento
  • La normativa EN 14511 per la misura dei rendimenti delle pompe di calore per riscaldamento / ACS prescrive che sia inclusa nella potenza elettrica assorbita anche la pompa di circolazione

Abbiamo ora tutti gli strumenti per fare un confronto completo: per essere ancora più pedantico del solito ho stimato la temperatura media di mandata in riscaldamento richiesta dal mio involucro (che opera con curva climatica 0,5 e scorrimento 20,5 ºC) per una scelta del COP nominale la più precisa possibile dare una valutazione del COP teorico ultra-precisa.

Ho ipotizzato, in modo conservativo per il COP, che l’energia per il riscaldamento sia distribuita su 20 ore giornaliere, mentre la produzione di ACS su 2 ore. Questo ha permesso di identificare il regime di funzionamento atteso per la pompa di calore.

Possiamo rappresentare in un paio di grafici come i fabbisogni del mio involucro si confrontino con i dati nominali della mia Daikin HPSU Compact 6kW;

potenza

Questo grafico ci dice semplicemente che la mia pompa di calore, in una gamma di temperature esterne rappresentativa, dovrebbe lavorare sempre con un carico inferiore al 70% della potenza nominale disponibile.

Possiamo vederlo facilmente con una tabella riepilogativa:

percent

Vediamo il grafico dei COP nominali corrispondenti:

grcop

Il COP Pesato teorico, da confrontare con quello effettivo determinato in precedenza, e’ determinato pesando i COP Riscaldamento ed ACS nominali in base ai rispettivi fabbisogni termici:

COP Pesato Teorico = (E Term. Risc.  + E Term. ACS) / (E Term. Risc. / COP Nom. Risc. + E Term. ACS / COP Nom. ACS)

Ecco il risultato dove ho ordinato in base alla temperatura esterna media ed evidenziato in giallo le colonne con i dati chiave:

tabellacop

Se non ho commesso errori grossolani, da questa valutazione emerge che:

  1. parrebbe che sul mio sistema, il COP effettivo sia inferiore anche del 35% / 40% rispetto a quello nominale (dichiarato dal produttore) nei mesi piu’ freddi (e che quindi richiedono piu’ energia)
  2. E’ sicuramente certo che scendendo sotto temperature esterne medie di 4 ºC / 5 ºC l’efficienza effettiva si riduce drammaticamente rispetto a quella prevista nominalmente
  3. A temperatura esterne medie “relativamente alte” (maggiori di 8 ºC) la differenza si riduce ad un 15%

maxresdefault

Non e’ che forse tutto questo c’entra con quanto ho riscontrato in Defrost Daikin: una scelta consapevole ? e su cui, al momento della redazione di questo articolo, aspetto ancora una risposta definitiva ?

Proviamo a rappresentare in un diagramma per rendere le cose semplici:

graficocop

La sostanza non cambia guardano i dati nell’ovale arancione: scendendo sotto temperature esterne di 4 ºC / 5 ºC l’efficienza effettiva si riduce drammaticamente rispetto a quella prevista nominalmente.

Direi che ci saranno puntate ulteriori su questo argomento, anche grazie a quanto emergerà col progetto di monitoraggio in corso di realizzazione:

Hack my Daikin HPSU Compact: prima parte

Hack my Daikin HPSU Compact: seconda parte

Stay tuned, se ne vedranno delle belle !

Consumi casa elettrica – Dicembre 2016

Fireworks

In lontananza si sentono ancora i botti per la celebrazione del 2017: momento perfetto per stilare il bilancio dell’anno appena trascorso (soprattutto perché gli ultimi dati erano stati pubblicati ben 3 mesi fa).

L’inverno e’ nel suo pieno ed il mese di dicembre si e’ rivelato quello più freddo da quando faccio il monitoraggio dei dati.

I dati pubblicati sono i consueti (a cui ho aggiunto per leggibilità la differenza tra i parametri climatici interni ed esterni)

  • Esterno
    • temperatura esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Interno
    • temperatura interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Delta
    • differenza di temperatura effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
    • differenza di umidità effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
  • Energia elettrica
    • prodotta dal fotovoltaico
    • consumata complessivamente dalla casa
    • prelevata dalla rete
    • immessa in rete
  • PVGIS
    • produzione di energia elettrica teorica prevista per il fotovoltaico
    • confronto con la produzione effettiva
  • Dettaglio Energia elettrica consumata
    • pompa di calore (che si occupa di riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento)
    • UTA (ventilazione meccanica controllata, deumidifica, eventuale integrazione in riscaldamento/raffrescamento)
    • tutti gli altri consumi elettrici (inclusa la piastra ad induzione della cucina)

dicembre-2016

Come al solito qualche considerazione sui dati:

  • la produzione cumulata del 2016 del fotovoltaico e’ inferiore a quella degli anni precedenti: probabilmente si combinano le fluttuazioni meteo ed il trend di riduzione della produttività dei pannelli fotovoltaici
  • i consumi elettrici “tradizionali” (esclusa PdC ed UTA) sono in aumento: da settembre in poi c’e’ pero’ un inversione di tendenza grazie alla sostituzione di lavatrice e lavastoviglie, per guasto, con modelli più efficienti
  • i consumi estivi UTA e PdC si sono ridotti grazie alla nuova regolazione che, pur garantendo un ottimo comfort, era più efficiente (leggi anche Climatizzazione estiva: too fast too furious)
  • il bilancio tra energia elettrica prelevata ed imessa e’ maggiormente favorevole: mi aspetto che con il saldo SSP del prossimo giugno la spesa netta sara’ inferiore

Segue il grafico di più facile lettura la ripartizione dei consumi tra PdC, UTA ed altri consumi con il confronto con la produzione del fotovoltaico per l’intero 2016:

2016

Possiamo confrontarlo con l’andamento del 2015:

2015

Il mio fotovoltaico sia oggettivamente sotto-dimensionato come già descritto in Casa Elettrica: come dimensionare l’impianto fotovoltaico ?

Stay tuned per un’analisi dei consumi per il riscaldamento rispetto ai dati di progetto !

Rotex HPSU Compact: backup-heater elettrico

induction-heating

Come sapete un componente fondamentale per tranquillizzare chi si approccia alle pompe di calore e’ una fonte di calore alternativa in caso di grande freddo. Quasi tutte forniscono come opzione una resistenza elettrica in grado di integrarsi nel funzionamento.

Anche la Rotex HPSU Compact ha questa opzione disponibile e raccomandata:

buxx

Che viene montata all’interno dell’unita’ interna immersa nel bollitore:

accumulo

La sua cooperazione col funzionamento della HPSU, sia ad integrazione ACS che riscaldamento, avviene tramite  l’acqua del bollitore (20) e le serpentine scambiatrici di calore (12, 13) e controllate delle valvole a 3 vie (3UVB1 e 3UV DHW).

I tagli di resistenza disponibili sono 1 kW (BUH1), 3 kW (BUH3) e 9 kW (BU9c).
In caso di dubbi su quale resistenza disponiamo, basta aprire il coperchio della HPSU e leggere l’etichetta sulla base della resistenza.

Vediamo ora quali sono le modalità di uso possibili, cercando di fare chiarezza su uno degli argomenti peggio documentati sui manuali di prodotto.

De-frost

Come certamente già sapete (vedi Rotex HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?) la HPSU effettua gli sbrinamenti invertendo il ciclo di funzionamento e prelevando calore dal bollitore.
In caso di forte freddo si può arrivare alla alla situazione paradossale in cui i continui sbrinamenti portino a frequenti cicli di integrazione ACS che a loro volta aumentano i de-frost (vedi Riscaldamento invernale e pompa di calore aria-acqua- attenzione agli sbrinamenti).
La resistenza invece, se presente e configurata, interviene sempre durante il ciclo di sbrinamento contribuendo alla produzione di calore facendo in modo che la temperatura dell’accumulo non scenda troppo. Quindi ottimo comportamento !

Integrazione Riscaldamento

In presenza di determinate condizioni (non documentate) in cui la HPSU ritenga che la sola unita’ esterna non ce la possa fare da sola, la resistenza può intervenire contribuendo al riscaldamento per un massimo di circa 12 minuti.
Questo comportamento e’ configurabile in modo che avvenga sempre (Equilibrium Func. = Off) oppure solo quando la temperatura esterna scende sotto un set-point impostabile (Equilibrium Func. = On; Temp. di bivalenza).
Questa opzione e’ nuovamente molto interessante perché può servire a ridurre l’occorrenza di sbrinamenti limitando i picchi di potenza termica che facilitano il congelamento dello scambiatore esterno.

A titolo esemplificativo un grafico con gli assorbimenti della HPSU quando interviene la resistenza (per una decina di minuti):
1478948006

Integrazione ACS

Questo e’ il funzionamento più standard, che serve anche a superare i limiti di funzionamento della HPSU (vedi Pompa di calore: limiti di funzionamento).
In questo caso la resistenza interviene se, dopo un certo tempo configurabile (Attesa BOH), il set-point di temperatura dell’accumulo (T-ACS nom x) non sia stato raggiunto.
Consiglio di mettere questo tempo alto a piacere in modo che la resistenza normalmente non intervenga.

Parametri di configurazione

Parametro Valore Descrizione
BUH s1 power1 kW
3 kW
9 kW
Potenza resistenza elettrica
BUH s1 power1 kW
3 kW
9 kW
Potenza resistenza elettrica
Function Heating Rod (*)0: Nessun WEZ aggiuntivo
1: Backup-Heater opzionale
2: WEZ alternativo per le funzioni approntamento di acqua calda e sostegno al riscaldamento
3: WEZ 1 alternativo per la funzione approntamento di acqua calda e WEZ 2 alternativo per la funzione sostegno al riscaldamento
Attivazione della resistenza.

Con BUH1 o BUH3 selezionare 2.

 Equilibrium Func.Off: integrazione al riscaldamento sempre attiva
On: integrazione al riscaldamento solo se temperatura esterna inferiore a quella di bivalenza 
Temp. di bivalenza6 °CSet-point temperatura esterna per attivazione integrazione al riscaldamento
Attesa BOH75 minTempo oltre il quale la resistenza, se attiva, interviene in integrazione se non e’ ancora stato raggiunto il set-point ACS
(*) questa configurazione e’ documentata nel manuale “Daikin Altherma integrated solar unit – Manuale di installazione e di esercizio” aggiornamento Feb-16 al paragrafo “4.5.13 Collegamento Daikin Backup-Heater elettrico (EKBUxx)”.

Buona resistenza a tutti !