Pannelli solari: calcolare il risparmio con Excel

di Paolo Sebaste

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Un modello in Excel per il calcolo del risparmio energetico prodotto dai pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria.

Come quantificare il risparmio energetico ed economico derivante dall’utilizzo di energie da fonti rinnovabili? I metodi di calcolo sono diversi: da quelli empirici basati su pochi parametri per dare un’idea di massima del risparmio di energia e sui costi di gestione a quelli complessi basati su strumenti molto sofisticati. Con questo tutorial applichiamo tramite Excel la procedura semplificata adottata dall’AEEG (Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas) per determinare il risparmio annuo di energia ottenibile con l’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS).

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In tutti casi, per poter scegliere la soluzione più adatta al proprio caso, bisogna guardare sempre a fattori quali costo investimento, periodo di ammortamento e risparmio conseguibile con il nuovo impianto.

Irraggiamento solare

Per quanto riguarda l’irraggiamento solare, l’Italia è stata divisa in cinque fasce a livello provinciale. Chi pensa di installare un impianto solare deve anzitutto conoscere la propria fascia di appartenenza:

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Risparmio Specifico Lordo

Il Risparmio Specifico Lordo (RSL) per unità di superficie dei collettori è riferito alla quantità di energia risparmiata per la produzione del calore con un pannello solare, alternativo o integrato ad altri sistemi (boiler elettrico/caldaia a gas) e può essere desunto dalla tabella seguente, in funzione:

  • della fascia solare;
  • del tipo di collettore installato (piano/sotto vuoto);
  • dell’impianto di produzione termica sostituito (se boiler elettrico oppure a gas o gasolio):

L’RSL così ottenuto dovrà essere rapportato alla superficie installata: RL = RSL * S [kWh/anno]

I parametri

L’applicazione in Excel secondo la procedura descritta si presta per una valutazione “leggera”, utile per rappresentare con pochi ma efficaci parametri i vantaggi ottenibili dalla installazione di un impianto solare per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS), in funzione:

  • della posizione geografica dell’impianto;
  • del tipo di collettore solare utilizzato;
  • della superficie (m2) dei pannelli solari;
  • dell’impianto integrato/sostituito (boiler elettrico/caldaia a gas)
  • del numero di utenti dell’impianto

L’applicazione in Excel si compone di due Fogli: quello Principale, utilizzabile per la immissione controllata dei dati di configurazione dell’impianto, e quello Tabelle con tutti i parametri utilizzabili: sono riportate le province con relativa fascia di irraggiamento e la tabella per la determinazione dell’RSL conseguibile in ragione della fascia di irraggiamento, del tipo di collettore solare utilizzato e dell’impianto integrato/sostituito.

Immissione dei parametri

Nel foglio di lavoro Principale, attraverso la funzione CONVALIDA di Excel, si utilizzano i dati riportati nel foglio Tabelle, per l’immissione controllata dei parametri necessari a determinare il risparmio annuo di energia ottenibile con il pannello solare. Tramite elenchi a discesa collegati ai dati del foglio Tabelle sarà dunque possibile selezionare il Comune in cui si vuole simulare l’installazione dell’impianto, visualizzando la corrispondente fascia di irraggiamento solare ottenuta nella cella G1 con la formula =CERCA.VERT(C1;Tabelle!A2:B105;2).

Si passerà poi alla immissione della superficie in m2 dei pannelli solari, alla selezione del tipo di collettori solari da utilizzare (piani/sottovuoto) e del tipo di impianto da integrare/sostituire tramite i collettori solari. Al termine di questa prima serie di immissione si otterrà il primo risultato ricercato dall’applicazione: il risparmio globale lordo di energia primaria espresso in kWh/anno.

Grado di copertura del fabbisogno

Una volta ottenuto il valore del risparmio lordo di energia conseguibile – ovvero il calore producibile con i pannelli solari ma non necessariamente utilizzato dall’utenza – possiamo determinare il bilancio energetico tra la producibilità termica del collettore solare e le esigenze di acqua calda sanitaria dell’utenza.

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Selezionando il numero di probabili utenti serviti dall’impianto avremo tutti i parametri che servono per determinare il valore della domanda energetica annua per il servizio di acqua calda espresso in kWh/anno, secondo la formula E = numero utenti * 60 * 40 * 330/860 dove:

  • esigenza media di acqua calda per ogni utente: 60 l/giorno;
  • aumento di temperatura richiesto alla temperatura di acquedotto: 40° C;
  • periodo medio in giorni di richiesta di acqua calda: 330 giorni/anno;
  • equivalente termico dell’energia elettrica: 860 kcal/kWh

Il rapporto tra il valore del risparmio globale lordo di energia primaria kWh/anno e della domanda energetica annua rappresenta il grado di copertura del fabbisogno da parte dell’impianto espresso in percentuale, e consente sostanzialmente di valutare l’apporto, dal punto di visto del risparmio energetico, della sostituzione o integrazione di impianti tradizionali con collettori solari.

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