Progettazione

Impianti Solari Termici

Progettazione, dimensionamento e ottimizzazione tecnico economica

  • Analisi del fabbisogno termico e normativa
  • Fattibilità tecnica
  • Scelta del sistema più vantaggioso
  • Dimensionamento del sistema scelto e calcolo della frazione solare (per sistemi a circolazione naturale e per sistemi a circolazione forzata)
  • Analisi economica

Costo orientativo di un impianto chiavi in mano

Per impianti di piccole dimensioni, a parità di superficie installata, la scelta più economica è sicuramente quella di un sistema a circolazione naturale, con pannelli piani vetrati.

Per un impianto di questo tipo, il costo di un m² installato, comprensivo di accumulo e di tutti i componenti, può andare indicativamente dai 450 € agli 850 €.

I sistemi a circolazione forzata, invece, risultano più convenienti per impianti di dimensioni maggiori, con una superficie di pannelli di almeno 4-5 m². Per le installazioni residenziali (fino a 8-10 m²) con collettori piani vetrati, il loro costo oscilla tra gli 850 € ed i 1.850 € per ogni m² installato, comprensivo di accumulo e componenti.

Scegliendo pannelli sottovuoto bisogna calcolare, a parità di superficie installata, un aumento dei costi di circa il 50%.

Caratteristiche principali dei sistemi solari di produzione di acqua calda sanitaria:
□ efficacia: 4 mq di collettori coprono circa il 60 % del fabbisogno annuo medio di acqua calda sanitaria di una famiglia di 6 persone;
□ economia: il risparmio varia dalle circa 250 euro/anno quando la fonte d’integrazione presente è il gas, fino ad oltre 650,00 euro/anno quando si va a sostituire un boiler elettrico (ancora molto presente in certe zone);
□ allungamento della durata di vita della caldaia e del bruciatore, grazie allo spegnimento completo degli stessi nei mesi estivi (durante i quali normalmente l’energia ausiliaria non è necessaria);
□ possibilità di installazione sia su stabili nuovi che già esistenti;
□ aumento del valore dell’abitazione che si dota di un sistema solare.

Analisi economica

Nell'analisi costi benefici si tiene conto anche delle agevolazioni previste.

Agevolazioni:

Ecobonus - detrazione fiscale del 65%
Conto Termico 2.0 - incentivo erogato in forma di rimborso economico con riferimento esclusivamente agli impianti solari termici.

Si precisa che le agevolazioni sono previste anche ad altre tipologie di impianti (pompe di calore, caldaie a pellet, ecc.).

 

Tempo di ritorno dell'investimento

Per il tempo di ritorno dell’investimento sono necessari due dati:

• il costo totale dell’impianto;

• il risparmio economico annuo ottenuto grazie all’impianto stesso.

Il rapporto tra questi due numeri (costo totale/risparmio annuo) fornisce come risultato gli anni necessari per azzerare i costi dell’investimento. Una volta raggiunto “l’anno zero”, possiamo considerare come gratuita tutta l’energia che l’impianto solare ci fornirà negli anni successivi, fino al termine della sua vita utile.

 

Caratteristiche di impianti a circolazione forzata

Un sistema solare “forzato” per la produzione di acqua calda è composto da :
□ dei collettori vetrati che possono essere integrati o posati sulla copertura del tetto, oppure installati su un piano orizzontale (terrazza o giardino) con un opportuno traliccio ;
□ un serbatoio (denominato “boiler solare”, accumulatore o scaldacqua) che, installato nell’edificio (solitamente nel locale caldaia), è dotato di un sistema di riscaldamento ausiliario (termico o elettrico) ;
□ un circuito idraulico, comprendente le tubazioni, la pompa di circolazione, le valvole, il vaso di espansione (per contenere la dilatazione dell’acqua quando sale la temperatura) ;
□ un sistema di regolazione elettronico.
L’irraggiamento solare che attraversa il vetro di copertura raggiunge l’assorbitore e viene trasformato in calore. Questo calore è quindi trasportato dai collettori all’accumulatore tramite un circuito riempito di acqua glicolata (per evitare il gelo in caso di temperature rigide e assenza di sole).
Il sistema di regolazione elettronico ha il compito di confrontare la temperatura nell’accumulatore (T1) con quella dei collettori (T2). Se T2 è maggiore di T1, la pompa di circolazione viene avviata. Il fluido termovettore, passando attraverso delle tubazioni isolate termicamente, arriva all’accumulatore, nel quale è presente uno scambiatore che consente il trasferimento del calore dal fluido all’acqua contenuta nel serbatoio.
Se l’apporto energetico proveniente dal circuito solare è insufficiente (cattivo tempo), oppure si verifica un elevato consumo di acqua calda, la temperatura nella parte superiore dell’accumulatore scende sotto un certo livello e allora la centralina elettronica comanda l’inserimento del sistema di riscaldamento ausiliario. Questo può essere termico (di solito gas, gasolio o legna) oppure elettrico (resistenza elettrica).
I sistemi solari forzati sono caratterizzati da un flusso di acqua attraverso i collettori attivato dal circolatore e gestito dalla centralina con un eccellente effetto di stratificazione (distribuzione verticale della temperatura) nell’accumulatore, cosa che migliora in modo sensibile il rendimento globale dell’impianto.
Questo tipo di sistema può essere usato per riscaldare sia l’acqua sanitaria che l’acqua utile al riscaldamento degli ambienti.
Mentre nel primo caso è richiesto un minore investimento iniziale e l’installazione è praticabile in quasi tutte le situazioni, nel secondo caso occorre prestare più attenzione.
Si tratta infatti di impianti che possono dare contributi significativi al fabbisogno energetico di un’abitazione, ma per poter correttamente dimensionare la superficie necessaria di pannelli e la corretta capacità del serbatoio, bisogna tenere bene
presente :
□ le dimensioni della casa ;
□ il suo isolamento termico ;
□ il tipo di corpi riscaldanti presenti (è consigliabile il riscaldamento a pavimento, per poter lavorare bene a basse temperature, situazione in cui i collettori solari hanno una miglior resa).
A volte può verificarsi una condizione che non permetta l’adozione di simili sistemi (assenza di sufficiente spazio per installare il serbatoio o il numero di collettori necessari). E’ opportuno valutare sin dall’inizio che siano presenti determinati requisiti (buon isolamento, riscaldamento a bassa temperatura, nessun problema di spazio per il serbatoio o per i pannelli) prima di procedere con lo studio di fattibilità.
Tali impianti sono costosi ma, considerando la detraibilità ai fini fiscali, frequenti incentivi regionali e le cifre che si spendono per il riscaldamento delle case, questi sistemi diventano molto interessanti, specialmente per chi costruisce una casa ex-novo o per chi la sta ristrutturando.

 

 

Colonnine ricarica per auto elettrica

Colonnine ricarica per auto elettrica

CAT Engineering Srl si propone come partner per studio di fattibilità, progettazione esecutiva, progettazione dei sistemi di gestione per la direzione lavori e collaudo finale di infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici.

Possiamo progettare soluzioni impiantistiche delle stazioni di ricarica auto elettriche di ogni genere e per ogni tipologia di cliente:

amministrazioni pubbliche, parcheggi, privati, centri commerciali, alberghi, aziende, condomini, ecc.

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DEFINIZIONI

«INFRASTRUTTURA DI RICARICA PER VEICOLI ALIMENTATI AD ENERGIA ELETTRICA»: un’infrastruttura elettrica, incluso il punto di ricarica, che per la sua realizzazione richiede una nuova connessione alla rete di distribuzione elettrica o una modifica della connessione esistente;

«PUNTO DI RICARICA»: un’interfaccia in grado di caricare un veicolo elettrico alla volta o sostituire la batteria di un veicolo elettrico alla volta.

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LEGISLAZIONE

DECRETO LEGISLATIVO 16 dicembre 2016, n. 257 Disciplina di attuazione della direttiva 2014/94/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 22 ottobre 2014, sulla realizzazione di una infrastruttura per i combustibili alternativi.

Tra le novità introdotte dal d.lgs 257/2016 viene anche modificato l’art. 4 del Testo unico dell’edilizia (dpr 380/2001), con la previsione che:

dal 31 dicembre 2017, i Comuni devono adeguare il regolamento edilizio prevedendo che ai fini del conseguimento del titolo abilitativo edilizio sia obbligatoriamente prevista la predisposizione all’allaccio per la possibile installazione di infrastrutture elettriche per la ricarica dei veicoli

Tale obbligo riguarda:

  • gli edifici di nuova costruzione ad uso diverso da quello residenziale con superficie utile superiore a 500 m2 e per i relativi interventi di ristrutturazione edilizia di primo livello
  • gli edifici residenziali di nuova costruzione con almeno 10 unita’ abitative e per i relativi interventi di ristrutturazione edilizia di primo livello

Dovrà essere consentita la connessione di una vettura da ciascuno spazio a parcheggio coperto o scoperto e da ciascun box per auto, siano essi pertinenziali o meno, relativamente ai soli edifici residenziali di nuova costruzione con almeno 10 unità abitative, per un numero di spazi a parcheggio e box auto non inferiore al 20% di quelli totali.

 

STATO ATTUALE DELLA NORMATIVA

Le norme relative alle infrastrutture per la ricarica dei veicoli elettrici che contengono sia i requisiti di sicurezza che costruttivi, sia le prove a cui sottoporre i componenti del “sistema di ricarica per veicolo elettrico” per renderli affidabili e sicuri, sono elaborate contemporaneamente alla messa sul mercato dei veicoli elettrici, allo scopo di sincronizzare la normativa con le più recenti innovazioni tecnologiche, come verrà descritto più avanti. Purtroppo, la situazione attuale vede ora sul mercato “sistemi di ricarica” non conformi ai requisiti di sicurezza necessari per essere utilizzati da persone “non avvertite o formate”.

Nella Figura 2 sono stati riportati gli elementi fondamentali per consentire la carica di un veicolo con la terminologia che nel seguito verrà utilizzata. Si parla di sistema presa/spina sul lato stazione di carica e di connettori se ci si riferisce al lato veicolo.

Elementi  fondamentali  per consentire la carica di un veicolo

 

CEI EN 61851-1 SISTEMA DI RICARICA CONDUTTIVA DEI VEICOLI ELETTRICI
Attualmente la norma che riporta le prescrizioni necessarie per la ricarica dei veicoli elettrici è la Norma CEI EN 61851-1:2012-05 “Sistema di ricarica conduttiva dei veicoli elettrici – Parte 1: Prescrizioni generali”.
CEI EN 62196 SPINE, PRESE FISSE, CONNETTORI MOBILI E FISSI PER VEICOLI ELETTRICI
Attualmente sono normati (CEI EN 62196-2 “Spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli – Carica conduttiva dei veicoli elettrici – Parte 2: Compatibilità dimensionale e requisiti di intercambiabilità di attacchi a spina e alveoli per corrente alternata”) 3 tipi principali di prese, spine e connettori specifici per la carica del veicolo elettrico in CA differenziati in funzione della corrente, della tensione nominale, del numero delle fasi e del numero dei contatti pilota, ovvero utilizzabili, con alcune restrizioni, per i modi di carica 3, 2 e 1 (Tabella 2) 

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l PNIRE è il piano nazionale di riferimento per tutti i soggetti che operano in materia di ricarica di veicoli elettrici.

Tra gli obiettivi principali del PNIRE c’è quello di istituire una Piattaforma Unica Nazionale (PUN) per fornire servizi informativi a tutti gli stakeholder interessati dallo sviluppo della mobilità elettrica. La Piattaforma prevede il controllo ed il monitoraggio delle infrastrutture di ricarica pubbliche finalizzato al controllo (per gli enti gestori) e alla fornitura di informazioni (per gli utenti finali), anche attraverso lo sviluppo degli Open Data.

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Specifiche tecniche punti di ricarica

Dal 18 novembre 2017 sono operative le nuove specifiche tecniche relative ai punti di ricarica per i veicoli elettrici, come previsto dal dlgs 257/2016, all’art. 4 comma 5, secondo cui:

I punti di ricarica di potenza standard per i veicoli elettrici, escluse le unità senza fili o a induzione, introdotti o rinnovati a decorrere dal 18 novembre 2017, si conformano almeno alle specifiche tecniche di cui all‘allegato I, punto 1.1, e ai requisiti specifici di sicurezza in vigore a livello nazionale. I punti di ricarica di potenza elevata per i veicoli elettrici, escluse le unita’ senza fili o a induzione, introdotti o rinnovati a decorrere dal 18 novembre 2017, si conformano almeno alle specifiche tecniche di cui all‘allegato I, punto 1.2.

Allegato 1, punto 1.1. I punti di ricarica di potenza standard a corrente alternata (AC) per veicoli elettrici sono muniti, a fini di interoperabilità, almeno di prese fisse o connettori per veicoli del tipo 2, quali descritti nella norma EN62196-2. Mantenendo la compatibilità del tipo 2, tali prese fisse possono essere munite di dispositivi quali otturatori meccanici.

Allegato 1, punto 1.2. I punti di ricarica di potenza elevata a corrente alternata (AC) per veicoli elettrici sono muniti, a fini di interoperabilità, almeno di connettori del tipo 2, quali descritti nella norma EN62196-2. I punti di ricarica di potenza elevata a corrente continua (DC) per veicoli elettrici sono muniti, a fini di interoperabilità, almeno di connettori del sistema di ricarica combinato «Combo 2», quali descritti nella norma EN62196-3

Il d.lgs 257/2016 recepisce la Direttiva 2014/94/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 22 ottobre 2014, con l’obiettivo di raggiungere l’interoperabilità dei sistemi di ricarica su tutto il territorio dell’Unione Europea.

Di seguito vediamo le specifiche introdotte dalla normativa europea per le infrastrutture per la mobilità elettrica sia per automobili sia per veicoli leggeri, quali scooter e motocicli ed in particolare analizzeremo i seguenti aspetti:

  • sistemi di carica
  • tipi di connessione
  • modi di carica

 

Sistemi di carica

Attualmente sono definiti 3 tipi di connessione per la carica e 4 modi di carica per un totale teorico di quasi 12 varianti sul tema senza contare i diversi tipi di connettori, prese e spine.

La corrente (e quindi la potenza) di carica è ovviamente inversamente proporzionale ai tempi di carica, ma da un punto di vista dell’impianto può rapidamente raggiungere valori abbastanza elevati di potenza da erogare.

Nella tabella seguente riportiamo i tempi tipici di carica per autovettura elettrica di media taglia.

CEI Magazine | LA RICARICA DEI VEICOLI ELETTRICI: INTEROPERABILITÀ E  SICUREZZA | CEI Magazine

  • Ricarica lenta. Impiega da 6 a 8 ore per la ricarica completa del veicolo. La potenza è inferiore ai 10 kW.

  • Ricarica quick. La ricarica completa varia da 2 a 3 ore con una potenza erogabile di 22 kW.

  • Ricarica rapida. Funziona sia con corrente alternata sia con corrente continua ed offre tempi più veloci rispetto a tutti gli altri tipi di ricarica.

 

Tipi di connessione

Secondo la normativa europea, i tipi di connessione attualmente normati per la carica dei veicoli elettrici sono 3 in funzione del lato o dei lati dotati di connessione non fissa:

1. il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione e una spina permanentemente fissati al veicolo stesso

2. il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione removibile provvisto di connettore mobile e spina per il collegamento alla presa di alimentazione in c.a.

3. il veicolo elettrico è connesso al punto di carica utilizzando un cavo di alimentazione e un connettore mobile permanentemente fissati all’apparecchiatura di alimentazione

 

Modi di carica

Attualmente ci sono 4 modi di carica differenziati in funzione delle seguenti caratteristiche:

  • regime (CA, CC)
  • corrente massima
  • tipo di connettore
  • presa/spina
  • eventuale comunicazione/controllo tra il veicolo e la stazione di carica

 

Modo 1

Il Modo 1 di carica si riferisce al collegamento del veicolo elettrico alla rete di alimentazione CA (Corrente Alternata) utilizzando prese e spine normate fino a 16 A, ovvero ordinarie prese e spine per uso domestico o industriale oppure prese e spine speciali ma comunque conformi ad una (qualsiasi) norma internazionale IEC.

Nei Paesi in cui è consentito, l’uso del modo 1 di carica potrebbe, per un certo periodo, rimanere la modalità di ricarica più diffusa per locali privati (compresi garage residenziali e parcheggi aziendali) grazie alla semplicità e al basso costo d’investimento.

Con una corretta realizzazione e aggiornamento dell’impianto elettrico, il Modo 1 consente la ricarica in sicurezza.

Il modo 1 di carica può essere paragonato ai sistemi elettrici di preriscaldo dei motori, che sono di uso comune nei paesi del nord Europa da molti anni senza aver manifestato alcun problema di sicurezza.

 

Modo 2

Anche il Modo di carica 2 per il collegamento del veicolo elettrico alla rete di alimentazione prevede prese e spine conformi ad uno standard IEC, International Electrotechnical Commission, (ordinarie o ad hoc) ma con corrente nominale fino a 32 A.

L’introduzione del Modo di carica 2 è stato inizialmente pensato per gli Stati Uniti e considerato una soluzione transitoria in attesa dello sviluppo di infrastrutture dedicate.

Recentemente, tuttavia, il Modo 2 sembra aver destato un rinnovato interesse anche in Europa, nella prospettiva di sostituire il Modo 1 per la carica presso punti non dedicati.

Oltre agli ovvi svantaggi di avere un dispositivo di controllo posizionato sul cavo, lo svantaggio principale del Modo 2 è che il box di controllo protegge il cavo a valle e il veicolo, ma non la spina stessa, che in realtà risulta essere uno dei componenti più soggetti ad usura.

 

Modo 3

Il Modo di carica 3 prevede il collegamento diretto del veicolo elettrico alla rete CA (Corrente Alternata) di alimentazione utilizzando apparecchiature di alimentazione dedicate. La norma internazionale richiede un contatto pilota di controllo tra il sistema di alimentazione e il veicolo elettrico con le seguenti funzioni:

  • inserimento dei connettori
  • continuità del conduttore di protezione
  • funzione di controllo attiva.

 

Modo 4

Il modo di carica 4 è l’unico modo di carica che prevede il collegamento indiretto del veicolo elettrico alla rete CC (Corrente Continua) di alimentazione utilizzando un convertitore esterno, e un conduttore pilota di controllo che si estende alle attrezzature permanentemente collegate alla rete.

Con il modo di carica 4 il carica batterie non è più a bordo del veicolo ma nella stazione di carica.