Lo scaldabagno elettrico classico è solitamente il maggior consumatore di energia elettrica in casa. Esso trae la sua energia per la produzione di acqua calda dalla rete elettrica. A seconda del fabbisogno di acqua calda, la quantità di energia può variare a seconda dell'utente. In genere sono necessari circa 3,5 kWh di elettricità al giorno. Ciò corrisponde a circa 55 litri di acqua calda al giorno o 1.277 kWh di elettricità all'anno. Con prezzi medi dell'elettricità di 0,31 €/kWh, i costi annui per la produzione di acqua calda ammontano a 396,02 €.

Lo scaldabagno fotovoltaico trae la sua energia per la produzione di acqua calda principalmente dalla forza del sole. I moduli fotovoltaici collegati direttamente allo scaldabagno producono elettricità che viene convertita in acqua calda all'interno dello scaldabagno tramite una resistenza elettrica.

Se, ad esempio, tre moduli fotovoltaici standard da 430 Wp ciascuno (1,29 kWp di potenza fotovoltaica totale) sono collegati a uno scaldabagno, essi producono in una giornata media con tempo variabile circa 0,7 kWh di energia all'ora. Dopo 5 ore i moduli fotovoltaici hanno prodotto 3,5 kWh di elettricità (5x 0,7 kWh). Il fabbisogno totale di energia dello scaldabagno è quindi coperto per quella giornata. Non dovete prelevare energia dalla rete elettrica e avete ridotto i costi dell'elettricità per la produzione di acqua calda al 100% in quel giorno.
Poiché il sole non splende ogni giorno dell'anno, ad esempio in giornate molto nuvolose l'acqua deve essere riscaldata ulteriormente. Questo può avvenire tramite la rete elettrica o, ad esempio, tramite un impianto a gas, olio o pellet esistente.

L'esperienza e le simulazioni mostrano che, a seconda del comportamento dell'utente, i costi energetici per la produzione di acqua calda con lo scaldabagno fotovoltaico si riducono di circa il 75%. In altre parole: durante l'anno circa il 75% dell'energia necessaria viene fornita gratuitamente dai moduli fotovoltaici. Secondo l'esempio calcolato in precedenza, i risparmi finanziari di uno scaldabagno fotovoltaico rispetto a uno scaldabagno elettrico classico sono di circa 301 € all'anno.

Calcolo dei costi
Di seguito viene effettuato un calcolo di redditività per determinare il periodo di ammortamento in anni e il rendimento annuo.

Costi scaldabagno ibrido fotovoltaico: 699 €
Costi 3x moduli fotovoltaici da 430 Wp: 330 €
Costi cavi: 50 €
Costi struttura di supporto: 120 €
Costi totali: 1.199 €
Risparmi annui: 301 €
Periodo di ammortamento: 3,99 anni

Periodo di ammortamento = Investimento / Risparmi = 1.199 € / 301 € = 3,99 anni

Rendimento = Risparmi * 100 / Investimento = 301 € * 100 / 1.199 € = 25,1 %

Il periodo di ammortamento in questo esempio è di 3,99 anni. Dopo questo periodo avrete recuperato il vostro investimento iniziale e potrete utilizzare acqua calda gratuita da subito. Il rendimento sul capitale investito è del 25,1%!

Nell'immagine accanto viene mostrato quanto spesso lo scaldabagno ibrido fotovoltaico deve riscaldare automaticamente tramite la rete elettrica per riscaldare ulteriormente l'acqua in caso di alta domanda di acqua calda e contemporaneamente condizioni meteorologiche relativamente sfavorevoli.

Nei giorni particolarmente soleggiati, quando ad esempio lo scaldabagno è già completamente riscaldato a mezzogiorno, potete immettere l'energia in eccesso direttamente nella rete elettrica domestica con il dispositivo di commutazione fothermo in combinazione con un micro inverter fotovoltaico.

Nell'esempio mostrato in precedenza, lo scaldabagno si riscaldava completamente dopo poche ore di sole. Inoltre, nel grafico si poteva notare che una quantità relativamente elevata di energia fotovoltaica nel semestre estivo non veniva utilizzata. Con l'immissione elettrica di surplus tramite il dispositivo di commutazione fothermo, potete immettere nella rete domestica l'energia fotovoltaica prodotta per il resto della giornata fino a 800 W. In questo esempio, risparmiereste ulteriori circa 104 € all'anno sui costi energetici.

Se desiderate ridurre ulteriormente i costi energetici, potete utilizzare quattro moduli fotovoltaici invece di tre. Così avrete il vantaggio che anche nei giorni molto nuvolosi l'acqua calda viene riscaldata in modo affidabile e che complessivamente potete immettere più energia in eccesso nella rete domestica. L'analisi di redditività è la seguente:

Costi scaldabagno ibrido fotovoltaico: 699 €
Costi 4x moduli fotovoltaici da 430 Wp: 440 €
Costi cavi: 70 €
Costi struttura di supporto: 160 €
Costi dispositivo di commutazione 169€
Costi micro inverter fotovoltaico 149 €
Costi totali: 1.687 €

Risparmi annui - scaldabagno: 323 €
Risparmi annui - immissione di surplus: 104 €
Risparmi totali: 427 €
Tempo di ammortamento: 3,95 anni

Tempo di ammortamento = Investimento / Risparmi = 1.687 € / 426 € = 3,95 anni

In questo esempio con immissione di surplus in un micro inverter fotovoltaico, risparmiate ogni anno 427 € di costi energetici. Sono 126 € in più all'anno rispetto al primo esempio con l'utilizzo esclusivo dello scaldabagno fotovoltaico. Dopo circa 4 anni il vostro investimento iniziale è recuperato e potete utilizzare la vostra acqua calda e l'elettricità autoprodotte e gratuite. Il rendimento sul capitale investito è del 25,3%. Inoltre, risparmiate circa 590 kg di CO2 rispetto all'elettricità del mix energetico tedesco (2022).

Rendimenti = Risparmi * 100 / Investimento = 426 € * 100 / 1.687 € = 25,3 %

Nel grafico accanto è rappresentata l'energia immessa e consumata nella rete elettrica domestica (verde) nel corso dell'anno. Va notato che l'acqua caldaio fotovoltaico viene sempre alimentato per primo e solo i surplus vengono immessi nella rete elettrica tramite un microinverter PV da 800 W.

Soprattutto nella stagione estiva ci sono surplus fotovoltaici che possono essere consumati direttamente nella rete domestica. Poiché nei mesi invernali la produzione fotovoltaica è significativamente inferiore, durante questo periodo si verifica raramente un'iniezione di surplus.

Nell'immagine accanto si può vedere chiaramente che, a causa della sovradimensionamento dei moduli fotovoltaici nel semestre estivo, è necessario utilizzare pochissima energia per il riscaldamento supplementare (blu) dell'acqua. I moduli fotovoltaici coprono quasi completamente il fabbisogno di acqua calda. In questo esempio concreto, l'81% del fabbisogno annuo di acqua calda è coperto fotovoltaicamente. Ciò corrisponde a circa 16.200 litri di acqua a 65 gradi.