Dimensionare il fotovoltaico con pompa di calore: metodo, dati e scenari

La risposta breve: non esiste un rapporto fisso tra kWp e pompa di calore

Per dimensionare il fotovoltaico con pompa di calore non basta sommare i consumi elettrici attuali a una stima annua della nuova macchina e dividere il risultato per una producibilità media.

Il motivo è semplice: la pompa di calore tende a consumare di più quando il fotovoltaico produce meno, cioè in inverno e nelle ore senza sole. Un impianto può quindi avere una produzione annua vicina ai consumi annui complessivi della casa e, nello stesso tempo, richiedere prelievi importanti dalla rete nei mesi freddi.

Il metodo più utile parte da cinque elementi:

fabbisogno termico dell’edificio;
consumo elettrico effettivo previsto della pompa di calore;
profilo orario dei carichi domestici;
produzione FV mensile e oraria del tetto reale;
potenza istantanea richiesta dalla casa e disponibile dal contatore.

Solo dopo questa analisi ha senso discutere di taglia dell’impianto, batteria, accumulo termico o sistemi di gestione dei carichi.

Prima distinzione: kW termici, kW elettrici, kWp e kWh non sono la stessa cosa

Una parte degli errori nasce dalla confusione fra grandezze diverse.

Grandezza	Cosa indica	Perché serve nel progetto
kW termici (kWth)	Potenza termica resa dalla pompa di calore per riscaldare ambiente o acqua	Serve a valutare la capacità della PdC rispetto al carico termico dell’edificio
kW elettrici (kWe)	Potenza elettrica assorbita in un dato momento dalla PdC	Serve per verificare picchi di carico, contatore e contemporaneità con altri elettrodomestici
kWp	Potenza nominale dei moduli fotovoltaici in condizioni standard	Descrive la taglia del campo FV, non l’energia che produrrà realmente sul tetto
kW inverter	Potenza AC che l’inverter può erogare o gestire	Va valutata insieme ai picchi dei carichi e alla configurazione dell’impianto
kWh	Energia consumata, prodotta o immagazzinata	Serve per analizzare consumi, produzione e capacità della batteria

Una pompa di calore da una certa potenza termica non assorbe automaticamente la stessa potenza elettrica. L’assorbimento cambia in funzione della temperatura esterna, della temperatura di mandata, del carico richiesto, della regolazione e delle condizioni operative.

Allo stesso modo, una batteria da molti kWh non garantisce automaticamente molta potenza istantanea: capacità energetica e potenza di carica/scarica sono dati distinti.

Dal fabbisogno termico ai consumi elettrici della pompa di calore

Il punto di partenza non dovrebbe essere la potenza nominale della pompa di calore, ma il fabbisogno dell’edificio.

Per una prima valutazione energetica si può usare questa relazione:

consumo elettrico stagionale della PdC ≈ fabbisogno termico stagionale / efficienza stagionale effettiva

È una stima preliminare, non un dimensionamento esecutivo. Nel calcolo reale incidono anche:

produzione di acqua calda sanitaria;
temperatura di mandata richiesta dai terminali;
temperatura esterna e clima locale;
cicli di sbrinamento;
eventuali resistenze elettriche integrative;
pompe di circolazione e altri ausiliari;
regolazione e abitudini di utilizzo;
presenza di integrazione con altri generatori.

SCOP ed etichetta energetica: due dati da non sovrapporre

Lo SCOP è un indicatore di prestazione stagionale in riscaldamento dichiarato per condizioni definite. È utile per confrontare una macchina nelle condizioni riportate dalla documentazione, ma non coincide con il consumo reale di una specifica abitazione.

Va inoltre distinto dalla seasonal space-heating energy efficiency (ηs), il parametro usato per classificare l’efficienza stagionale nell’etichetta energetica. La classe di etichetta non basta per stimare quanto consumerà la PdC nella casa del lettore.

Per scegliere il modello e valutarne il comportamento, servono la scheda tecnica e i dati della macchina alle temperature esterne e di mandata pertinenti. Le prestazioni dichiarate a carico parziale e ai diversi punti climatici sono più utili di una lettura isolata della potenza nominale.

Perché i soli consumi annuali non bastano

Un bilancio annuo può essere utile per capire l’ordine di grandezza dell’energia coinvolta, ma non descrive quando l’energia viene prodotta e quando serve.

La domanda di riscaldamento aumenta normalmente nei mesi con meno ore di luce e minore produzione solare. Inoltre, nelle giornate invernali il picco di consumo della casa può verificarsi al mattino, alla sera o durante periodi freddi e nuvolosi, quando il contributo del FV è basso o nullo.

Per questo il dimensionamento deve conservare almeno una dimensione mensile, e preferibilmente oraria:

profilo di produzione FV: quanta energia è attesa nelle diverse ore e stagioni;
profilo dei carichi domestici: consumi base, cucina elettrica, lavatrice, ricarica veicolo e altri carichi;
profilo della PdC: riscaldamento, ACS, sbrinamenti e fasce di funzionamento previste.

Il pareggio tra kWh prodotti e kWh consumati nell’arco di dodici mesi non dimostra la copertura dei prelievi invernali né l’autosufficienza dell’abitazione.

I dati da raccogliere prima di chiedere un preventivo

Un preventivo realmente confrontabile richiede più informazioni di una superficie in metri quadrati o della potenza della vecchia caldaia.

Dati elettrici della casa

Raccogliere almeno 12 mesi, meglio se 24, di bollette e dati di monitoraggio disponibili:

kWh prelevati e immessi, se esiste già un impianto FV;
consumi mensili;
potenza impegnata e potenza disponibile;
fasce orarie di consumo, quando rilevabili;
carichi elettrici rilevanti già presenti o programmati: induzione, boiler, veicolo elettrico, piscina, climatizzazione.

È utile identificare anche i picchi di potenza: forno, piano a induzione, asciugatrice e pompa di calore possono funzionare nello stesso momento.

Dati dell’edificio e dell’impianto termico

Per la parte termica servono, tra gli altri:

località e condizioni climatiche;
superficie, isolamento e caratteristiche dell’involucro;
terminali esistenti: radiante, ventilconvettori, radiatori;
temperatura di mandata richiesta;
consumi storici di combustibile, da interpretare con cautela;
fabbisogno di acqua calda sanitaria;
eventuale presenza di integrazione o generatore di supporto.

Le bollette del gas possono essere un punto di partenza, ma da sole non sostituiscono il calcolo del carico termico di progetto.

Dati della pompa di calore

Per il modello valutato, chiedere:

potenza termica alle condizioni esterne e di mandata rilevanti;
COP e capacità ai diversi punti operativi dichiarati;
SCOP dichiarato e relative condizioni;
assorbimenti elettrici e presenza di resistenze integrative;
logiche di regolazione e compatibilità con sistemi di gestione dei carichi;
requisiti elettrici, inclusa l’eventuale configurazione monofase o trifase.

Dati del tetto e del fotovoltaico

Per il FV non è sufficiente conoscere la superficie disponibile. Occorrono:

orientamento e inclinazione delle falde;
ombreggiamenti vicini e lontani;
disposizione possibile dei moduli;
eventuali vincoli architettonici o condominiali;
perdite e limiti dell’impianto;
potenza dell’inverter e schema elettrico previsto.

Per un primo pre-dimensionamento, PVGIS del Joint Research Centre della Commissione europea permette di stimare la producibilità per località e configurazione. Gli output restano stime: ombre puntuali, geometria effettiva, indisponibilità e dettagli del progetto devono essere verificati con sopralluogo.

Quando si usa PVGIS 6 è opportuno documentare l’endpoint utilizzato, località, orientamento, inclinazione, tecnologia, perdite, periodo dei dati e data della simulazione. La documentazione API dichiara una copertura temporale 2014-2024 per le serie cui si riferisce quell’endpoint: non va generalizzata automaticamente a ogni funzione o dataset del servizio.

Per un approfondimento sulla superficie e sul dimensionamento fisico del campo FV può essere utile la guida sui pannelli fotovoltaici di ultima generazione, da usare comunque come orientamento iniziale e non come sostituto di una simulazione locale.

Un metodo pratico in sette passaggi

1. Separare i consumi attuali da quelli dopo l’elettrificazione

La casa dopo la sostituzione della caldaia non avrà lo stesso profilo elettrico di oggi. Occorre costruire uno scenario post-intervento che includa la pompa di calore e gli altri carichi previsti.

2. Calcolare il fabbisogno termico e l’ACS

Il progettista termotecnico deve valutare il carico dell’edificio, i terminali e la temperatura di mandata. Questo passaggio aiuta a evitare sia sovradimensionamenti sia macchine incapaci di coprire le condizioni di progetto.

3. Verificare la prestazione della PdC nelle condizioni reali

La capacità e il COP di una PdC non sono fissi. Vanno letti nelle condizioni di temperatura esterna e mandata pertinenti all’impianto, non estratti da un singolo dato di targa.

4. Costruire un profilo temporale dei consumi

Il livello minimo è mensile; il riferimento migliore è orario. L’obiettivo è capire quando la PdC lavora e quanto quel funzionamento coincide con produzione FV, altri carichi e picchi della casa.

5. Simulare la produzione solare locale

Usare dati localizzati e parametri coerenti con il tetto. Una producibilità nazionale media non è un dato sufficiente per scegliere i kWp.

6. Confrontare produzione e domanda nello stesso intervallo temporale

La simulazione dovrebbe distinguere almeno:

energia autoconsumata direttamente;
energia prelevata dalla rete;
energia immessa;
surplus diurno potenzialmente disponibile;
consumi serali, notturni e invernali;
picchi di potenza contemporanei.

7. Valutare solo ora batteria, accumulo termico e controllo

La batteria va considerata dopo aver stimato surplus e consumi spostabili. Lo stesso vale per programmazione della PdC, bollitore ACS, eventuale puffer e sistema di energy management.

Tre scenari: senza batteria, con batteria, con flessibilità termica

Impianto FV senza batteria

In questa configurazione l’autoconsumo dipende soprattutto dalla sovrapposizione diretta tra produzione e carichi.

La PdC può aumentare la quota di energia usata in casa se parte del suo funzionamento può essere collocata nelle ore solari. Tuttavia, il riscaldamento resta spesso più intenso nel periodo con minore disponibilità fotovoltaica.

È uno scenario da analizzare con particolare attenzione se:

gran parte del consumo della PdC avviene al mattino presto o alla sera;
il tetto ha ombreggiamenti rilevanti;
l’abitazione richiede alte temperature di mandata;
sono presenti altri carichi elettrici importanti nelle stesse fasce orarie.

Impianto FV con batteria elettrica

Una batteria può spostare una parte dell’energia solare dal giorno alla sera o alla notte. Non elimina però il disallineamento tra estate e inverno: un accumulo giornaliero non può compensare la minore risorsa solare stagionale.

La valutazione deve considerare almeno:

capacità nominale e utilizzabile in kWh;
potenza continua e di picco in kW;
limiti dell’inverter;
architettura AC o DC e compatibilità di sistema;
profilo dei surplus realmente disponibili;
fabbisogni serali e notturni;
eventuali esigenze di backup.

La presenza di una batteria non implica automaticamente alimentazione durante un blackout. La funzione dipende da inverter compatibile, dispositivi di commutazione o gateway, quadro dei carichi protetti, configurazione delle fasi e progetto elettrico.

Impianto FV con accumulo termico e programmazione della PdC

La flessibilità termica è una leva diversa dalla batteria. Può sfruttare, quando compatibile con comfort e impianto, l’inerzia dell’edificio, un bollitore ACS o un serbatoio di accumulo previsto dal progetto.

ENEA indica, per il periodo invernale, l’utilità di sincronizzare per quanto possibile produzione e consumi e cita l’avvio della pompa di calore nelle ore centrali della giornata tramite domotica. È un criterio di gestione dei carichi, non una garanzia di copertura del riscaldamento tramite FV.

Prima di adottare strategie di preriscaldamento o accumulo termico, vanno valutati:

comfort interno;
disponibilità di acqua calda sanitaria;
dispersioni del serbatoio;
compatibilità idraulica;
limiti della macchina;
igiene e regolazione;
effettiva capacità dell’edificio di accumulare calore senza peggiorare il comfort.

Batteria e accumulo termico non sono equivalenti e non è detto che servano entrambi.

La potenza del contatore va verificata insieme ai kWh annui

I kWh annuali descrivono quanta energia viene usata; non indicano quanta potenza la casa può richiedere nello stesso istante.

Con una pompa di calore, il progetto deve verificare la contemporaneità tra:

assorbimento della PdC;
piano a induzione;
forno;
lavatrice o asciugatrice;
ricarica dell’auto elettrica;
altri carichi rilevanti.

Secondo la regolazione ARERA, per potenze richieste fino a 30 kW la potenza disponibile è pari alla potenza richiesta aumentata del 10%, salvo le disposizioni richiamate dalla regolazione. Questo non significa che l’aumento della potenza contrattuale sia automatico con l’installazione della PdC: la necessità dipende dal profilo dei picchi, dalla gestione dei carichi e dalla configurazione specifica dell’impianto.

La verifica deve coinvolgere installatore e progettista, soprattutto quando occorre valutare monofase o trifase, protezioni, quadro elettrico e connessione.

Come leggere un preventivo senza fermarsi alla taglia in kWp

Un preventivo serio non dovrebbe limitarsi a indicare “impianto da X kWp con pompa di calore”. Dovrebbe chiarire le ipotesi di partenza e separare le componenti.

Tra le voci da distinguere:

moduli, strutture e inverter;
eventuale batteria e relative potenze;
PdC e componenti idraulici;
bollitore ACS o puffer, se previsti;
sistema di gestione dei carichi;
adeguamenti del quadro elettrico;
opere accessorie ed edili;
pratiche, installazione, messa in servizio e IVA.

Non esiste nel materiale disponibile un prezzo medio nazionale affidabile per un pacchetto FV + pompa di calore + accumulo. Per confrontare le offerte occorrono configurazioni omogenee e ipotesi esplicite su edificio, impianto termico, tetto, potenza elettrica e obiettivi di utilizzo.

Errori da evitare

Scegliere i kWp in base ai metri quadrati della casa. La superficie abitativa non basta a descrivere involucro, clima, terminali e abitudini.
Confondere la potenza della PdC con il suo assorbimento elettrico. kW termici e kW elettrici sono grandezze diverse.
Usare solo lo SCOP o la classe energetica. Vanno letti insieme alle condizioni dichiarate e ai dati prestazionali del modello.
Dimensionare il FV sul solo consumo annuo. Il problema centrale è la coincidenza temporale tra domanda e produzione.
Pensare che una batteria risolva il deficit invernale. Può spostare energia nel breve periodo, non creare produzione stagionale.
Ignorare il contatore e i picchi di potenza. La casa può avere energia annua contenuta ma superare la potenza disponibile in alcuni momenti.
Considerare automatica l’idoneità fiscale o tecnica dell’intervento. Detrazioni, requisiti dell’immobile, soggetto che sostiene la spesa, documentazione e configurazione impiantistica vanno verificati sul singolo caso.

In sintesi: il dimensionamento corretto parte dalla curva, non dalla taglia

Alla domanda “quanti kW fotovoltaici servono per una pompa di calore?” la risposta rigorosa è: dipende dal profilo energetico della casa dopo l’elettrificazione.

La sequenza più affidabile è:

stimare il carico termico dell’edificio;
verificare la PdC alle condizioni operative reali;
costruire il profilo elettrico post-intervento;
simulare la produzione FV locale;
confrontare domanda e produzione su base mensile o oraria;
verificare potenza disponibile e picchi;
valutare batteria, accumulo termico e gestione dei carichi come strumenti aggiuntivi, non come scorciatoie.

Questo approccio non promette autosufficienza, ma permette di scegliere una configurazione coerente con edificio, tetto, clima e modalità d’uso.