Prestazioni

Di seguito viene illustrato il percorso che ha portato alla realizzazione di questo prototipo di boiler fotovoltaico e la illustrazioni delle sue prestazioni.

Questa realizzazione ha una tappa intermedia che val la pena raccontare perché ha sfatato il diffuso convincimento relativo alla inefficienza dei boiler elettrici tradizionali.

La motivazione ad istallare e misurare le prestazioni di un comune boiler elettrico é nata dalla insoddisfazione con la quale una normale caldaia a gas assolveva alla funzione riscaldamento acqua calda sanitari (ACS).

La presenza di calcare in zona, provocava frequenti e costosi interventi della assistenza nel tentativo di rimuoverlo dalla serpentina sino a giungere alla fatidica frase ” la caldaia va cambiata”.

In aggiunta a quanto detto, anche quando la serpentina veniva ripulita, le strozzatura presenti nella caldaia facevano si che l’acqua calda giungesse a fatica al primo piano della abitazione.

La stima fatta da chi scrive qui é stata quella che anche cambiando la caldaia, nel giro di qualche anno, i problemi relativa alla periodica onerosa pulizia della serpentina si sarebbero riproposti e allora si é deciso di provare a riscaldare l’ACS con un comune boiler elettrico. Si dava per certo che si sarebbe speso di più rispetto al riscaldamento a gas ma non si sapeva quanto, se tale maggior costo fosse stato compensato dall’azzeramento dei costi di manutenzione per la rimozione del calcare dalla caldaia l’esperimento sarebbe stato ritenuto positivo e il boiler avrebbe sostituito permanentemente la caldaia a gas per la produzione ACS.

Nell’anno 2010, spendendo meno di 100 euro si é acquistato un boiler elettrico e lo si piazzato piazzato in parallelo all’impianto idraulico sanitari come da foto in home page, é stato chiuso il rubinetto di adduzione acqua fredda alla caldaia in modo che essa non intervenisse e lasciasse lavorare il boiler e dopo due anni di rilievi dei consumi energetici i si sono ottenuti i seguenti risultati:

Consumi energetici prima della istallazione boiler elettrico

Gas =1994 metri cubi/Anno (Riscaldamento alloggio+cibo+ACS)

Energia elettrica=3100 Kwh/Anno

Consumi energetici dopo l’istallazione boiler elettrico

Gas=1233 metri cubi/Anno (Riscaldamento alloggio +cibo)

Energia elettrica=4600 Kwh/Anno

Spesa energetica totale prima della istallazione boiler elettrico

Gas=1994×0,735=1465 euro

Energia elettrica=3100×0,188**=582 Euro

Totale spesa energetica=2047 euro

Spesa energetica totale dopo la istallazione boiler elettrico

Gas=1233×0,735=906 euro

Energia elettrica=4600×0,233**=1071 euro

Totale spesa energetica=1977 euro

Risparmio netto in bolletta a favore del boiler

2047 – 1977=70 Euro/anno*

Note:

*In pratica il risparmio complessivo é maggiore perché adesso la caldaia lavora solo 6 Mesi/anno per scaldare la casa e poi sta spenta sino alla stagione sucessiva per cui si risparmia anche sulla sua manutenzione e non ci sono più i costi per la rimozione del calcare.

** Il prezzo unitario della energia elettrica é diverso, nei due conteggi, perché il contratto in esserre, con il fornitore ENEL, prevede che esso aumenti in funzione del consumo.

I dati sopraccitati mostrano che non solo la spesa energetica globale non é aumentata ma é addirittura diminuita.

La forte riduzione di consumo di gas, pari a 761 metri cubi/anno, provocata dall’inutilizzo della caldaia per produrre ACS a fronte di un incremento di consumo elettrico di appena 1500 kwh/anno, provocato dal boiler, non é possibile, a livello teorico, a pari consumo di acqua e pari temperatura.

761 metri cubi di metano corrispondono a circa 7000 kwh termici per cui, attribuendo al boiler una maggior efficienza del 30% rispetto alla caldaia, dato comunemente accettato, si sarebbe dovuto avere un consumo elettrico di circa 7000×0,7=4900 kwh/anno e non appena 1500 kwh/anno.

La spiegazione di un consumo elettrico cosi basso, andava quindi ricercata in una diversa modalità di produzione e fruizione dell’acqua calda. Nella tabella qui sotto vengono elencate le conclusioni a cui si é pervenuti.

Minore spreco di acqua calda

Non si dispongono dati numerici sui consumo ACS prima della sperimentazione ma solo quelli riferiti al boiler. Esso, per quattro persone vale circa 44 metri cubi/anno ma c’e da ritenere che con il gas fosse sensibilmente maggiore.

Nei primi tempi della sperimentazione, infatti, veniva spesso segnalata dai componenti la famiglia una carenza di acqua calda.

Indagando sulla questione é emerso che i soggetti continuavano a comportarsi come quando c’era la caldaia, utilizzando l’acqua calda in modo disinvolto, eccessivo, talvolta inutile, perché essa con i sui 25kw di potenza era sempre in grado di soddisfare qualsiasi prelievo.

Dopo che i famigliari sono stati resi edotti che il boiler elettrico da 80 litri non consente grandi prelievi in poco tempo perché l’acqua prima diventa tiepida e poi fredda e occorre un pò di tempo prima che si riformi, nel giro di pochi giorni, tutti i problemi sono cessati perché si sono resi conto che non serviva, ad esempio, lasciare 1/4 d’ora aperto il rubinetto ACS per farsi la barba, o 1/2 mezzora quando ci si lavava i capelli o stare un’ora sotto la doccia. In sostanza il boiler ha indotto comportamenti più responsabili e virtuosi nell’uso dell’acqua calda determinando nei fatti un minor spreco di acqua calda.

 

Maggiore rendimento

E’ comunemento accettato che scaldare l’acqua con un contatto diretto tra l’elemento riscaldante (Resistenza elettrica) rispetto alla stessa funzione fatta con l’interposizione di uno scambiatore ha un rendimento maggiore 30% rispetto alla stessa funzione fatta con una caldaia a gas istantanea.

Maggiore efficienza

La fruizione della ACS di una famiglia vede l’apertura del rubinetto decine di volte al giorno, per soddisfare, in gran parte, piccoli e brevi prelievi: lavarsi le mani, i denti, bidet, ecc.

Per soddisfare tali prelievi la caldaia a gas parte a ‘razzo’ con la sua piena potenza, ogni volta, per produrre al momento l’acqua calda e questo é inefficiente perché l’energia termica utilizzata é molto maggiore di quella effettivamente usata, se si utilizza poca acqua e ciò, moltiplicato per le migliaia di volte che apriamo il rubinetto in un anno per piccoli prelievi, provoca uno spreco di gas apprezzabile.

Il boler lavora invece incessantemente come una formica che distribuisce il lavoro sulle 24 ore per cui quando gli chiediamo l’acqua esso c’e l’ha gia pronta e questo é un fattore di grande efficienza.

A scanso di equivoci, qui non si vuole svalutare le caldaie murali a gas nella loro interezza, perché nella funzione riscaldamento alloggio, quando si tratta di fa girare e scaldare la stessa acqua dei caloriferi  la caldaia lavora su cicli ON/OFF  lunghi e regolari  non è soggetta al problema che si è cercato di descrivere qui e quindi é in grado di sviluppare il rendimento atteso .

Possibilità di fruire di temperature più basse senza pregiudizio del confort

Nei mesi estivi si usa meno acqua calda e si accetta favorevolmente di usarla anche a temperatura minore di quella impostata.

Il boiler consente infinite possibilità di fruizione consistenti, magari, nel farlo funzionare solo alcune ore del giorno e della notte in modo da consentirgli di mantenere tiepida l’acqua e anche da ciò ne discende un risparmio. La caldaia murale non consente questa flessibilità in quanto, anche miscelando abbondantemente l’acqua calda con la fredda, essa deve comunque mettersi in moto riproducendo le inefficienze viste al punto precedente.

Trasformazione del boiler elettrico in boiler ‘elettro-voltaico’

Il boiler fotovoltaico descritto in questo sito nasce dalla curiosità di verificare il contributo che poteva venire dalla energia fotovoltaica per abbassare la già vantaggiosa (rispetto al gas) bolletta elettrica.

La aspettativa non é andata delusa. Con soli tre pannelli fotovoltaci in grado di erogare una potenza complessiva massima di circa 750 Watt, sono stati utilizzati circa 700 Kwh/anno che hanno abbassato il consumo di energia elettrica prelevata dalla rete da 1500 kwh a 800 Kwh /anno per produrre 44 metri cubi/anno (44.000litri) di ACS per una famiglia di quattro persone.

I panelli fotovoltaici avrebbero potuto essere anche di più e ridurre ulteriormente la bolletta elettrica ma si sarebbe creato un elevato surplus di energia fotovoltaica nei mesi estivi che non si era interessati a gestire.

Con il contributo della energia fotovoltaica la bolletta elettrica si é abbassata e il prezzo, per produrre 1 metro cubo di acqua calda (1000 Litri),    é diventato: 800×0,192*/44=3,49 Euro/Metro Cubo.

*Prezzo di 1kwh prelevato dalla rete, ai livello di consumo di questa abitazione, con contatore da 3 kw.


Trasformazione del boiler elettrico in boiler ‘elettro-voltaico’

Il boiler fotovoltaico descritto in questo sito nasce dalla curiosità di verificare il contributo che poteva venire dalla energia fotovoltaica per abbassare la già vantaggiosa (rispetto al gas) bolletta elettrica.

La aspettativa non é andata delusa. Con soli tre pannelli fotovoltaici in grado di erogare una potenza complessiva massima di circa 750 Watt, sono stati utilizzati circa 700 Kwh/anno che hanno abbassato il consumo di energia elettrica prelevata dalla rete da 1500 kwh a 800 Kwh /anno per produrre 44 metri cubi/anno (44.000litri) di ACS per una famiglia di quattro persone.

I panelli fotovoltaici avrebbero potuto essere anche di più e ridurre ulteriormente la bolletta elettrica ma si sarebbe creato un elevato surplus di energia fotovoltaica nei mesi estivi che non si era interessati a gestire.

Con il contributo della energia fotovoltaica la bolletta elettrica si é abbassata e il prezzo, per produrre 1 metro cubo di acqua calda (1000 Litri), é diventato: 800×0,192*/44=3,49 Euro/Metro Cubo.

*Prezzo di 1kwh prelevato dalla rete, ai livello di consumo di questa abitazione, con contatore da 3 kw.

Controllare qui il prezzo aggiornato della energia relativo al proprio fornitore.

Cliccare qui per conoscere i dettagli di questo progetto.

———NOTA ————

Sottoalimentare la resistenza del boiler e regolare la portata dell’acqua in ingresso migliora l’efficienza.

Il boiler elettrico illustrato , prima della sua trasformazione in boiler fotovoltaico, funzionava con una resistenza da 1600 Watt, come tutti i boiler in commercio da 80 Litri.

Ciò provocava ripetuti scatti di massima dell’interruttore generale quando interveniva un altro carico energivoro come il forno elettrico o la lavatrice, essendo il contatore da 3,2 Kw.

Passare al 4,5 Kw, per non avere più problemi, avrebbe comportato di pagare di più tutta la energia elettrica, vanificando il risparmio conseguito.

Per mantenere lo stesso contatore si avevano dinnanzi due strade per risolvere il problema.

Istallare un gestore di carichi, che staccava il boiler per il tempo necessario alle utenze prioritarie di svolgere il loro compito oppure alimentarlo ad una tensione inferiore.

Si é scelta questa seconda via, consistente nell’alimentare a metà potenza la resistenza.

Oltre ai vantaggi descritti qui se ne sta manifestando null’altro, non previsto, che impatta favorevolmente sul rendimento termico perché sottoalimentando la resistenza essa lavora con una temperatura superficiale più bassa e ciò determina un migliore trasferimento di calore all’acqua rispetto a quando la resistenza lavorava alla piena potenza e questo lo si rileva dalla scomparsa dello crepitio che si sentiva, in prossimità della temperatura di regime a causa della micro ebollizione dell’acqua a contatto con la resistenza.

Un’altro accorgimento che ha aiutato il rendimento complessivo é prodotto dalla non totale apertura del rubinetto di adduzione acqua fredda al boiler.

In pratica esso viene tarato in modo da soddisfare i prelievi di acqua calda in contemporanea in tutti i piani dell’alloggio ma nulla di più e anche da questa via si determina un uso più controllato della ACS.