La classica caldaia elettrica è solitamente il maggior consumatore di energia elettrica in casa. Prende l'energia per la preparazione dell'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 un prezzo medio dell’elettricità pari a 0,31 €/kWh, i costi annuali di produzione dell’acqua calda ammontano a 396,02 €.

La caldaia fotovoltaica trae l'energia per la produzione di acqua calda principalmente dall'energia del sole. I moduli fotovoltaici collegati direttamente alla caldaia generano energia elettrica, che viene convertita in acqua calda nella caldaia tramite un elemento riscaldante.

Se ad esempio si collegano tre moduli fotovoltaici standard con una potenza massima di 430 Wp ciascuno (potenza fotovoltaica totale 1,29 kWp) a una caldaia, in una giornata media con condizioni meteorologiche variabili genereranno circa 0,7 kWh di energia all'ora. Dopo 5 ore i moduli fotovoltaici hanno prodotto 3,5 kWh di energia elettrica (5x 0,7 kWh). Per quella giornata viene coperto l'intero fabbisogno elettrico della caldaia. Non devi prelevare elettricità dalla rete e quel giorno hai ridotto i costi dell'elettricità per il riscaldamento dell'acqua del 100%.
Poiché il sole non splende tutti i giorni dell'anno, l'acqua deve essere riscaldata, ad esempio, nelle giornate molto nuvolose. Ciò può avvenire tramite la rete elettrica o, ad esempio, tramite un impianto di riscaldamento esistente a gas, gasolio o pellet.

L'esperienza e le simulazioni dimostrano che, a seconda del comportamento dell'utente, con il boiler fotovoltaico i costi energetici per la preparazione dell'acqua calda si riducono di circa il 75%. In altre parole: nel corso dell'anno circa il 75% dell'energia necessaria viene fornita gratuitamente dai moduli fotovoltaici. Secondo l’esempio precedentemente calcolato, il risparmio economico di una caldaia fotovoltaica rispetto alla classica caldaia elettrica è di circa 301 euro all’anno.

Calcolo dei costi
Viene quindi effettuato un calcolo dell'efficienza economica per determinare il periodo di ammortamento in anni e il rendimento annuale.

Costo caldaia ibrida fotovoltaica: 699€
Costo 3x Modulo fotovoltaico a 430 Wp: 330 €
Costo cavo: 50 €
Costo della sottostruttura: €120
Costo totale: 1.199 €
Risparmi per anno: 301 €
Periodo di ammortamento: 3,99 anni

Periodo di ammortamento = investimento/risparmio = 1.199 € / 301 € = 3,99 anni

Rendimento = risparmio * 100 / investimento = 301 € * 100 / 1.199 € = 25,1%

Il periodo di ammortamento in questo esempio è di 3,99 anni. Trascorso questo tempo, avrai risparmiato il tuo investimento iniziale e ora potrai utilizzare l'acqua calda gratuitamente. Il rendimento del tuo capitale investito è del 25,1%!

Il grafico a fianco mostra la frequenza con cui la caldaia ibrida fotovoltaica deve riscaldarsi automaticamente tramite la rete elettrica per riscaldare ulteriormente l'acqua in caso di elevata richiesta di acqua calda e allo stesso tempo relativamente avverse condizioni meteorologiche.

Nelle giornate particolarmente soleggiate, quando ad esempio a mezzogiorno la caldaia è già completamente riscaldata, è possibile immettere l'elettricità in eccesso direttamente nella rete elettrica domestica utilizzando l'apparecchio di commutazione fothermo in combinazione con un inverter FV Mirkro.

Nell'esempio sopra riportato la caldaia è stata completamente riscaldata dopo alcune ore di sole. Dal grafico si può anche vedere che una quantità relativamente grande di energia fotovoltaica non può essere utilizzata nei mesi estivi. Con l'immissione di energia elettrica in eccesso tramite l'apparecchio di commutazione fothermo potete immettere nella vostra rete domestica la corrente fotovoltaica generata per il resto della giornata fino a 800 W. In questo esempio ridurresti i costi dell’elettricità di circa 104 € all’anno.

Se vuoi ridurre ancora di più i costi dell'energia elettrica, puoi utilizzare quattro moduli fotovoltaici invece di tre. Questo vi dà il vantaggio che l'acqua calda viene riscaldata in modo affidabile anche nelle giornate molto nuvolose e che potete immettere più elettricità in eccesso nella vostra rete domestica. L’analisi economica si presenta quindi come segue:

Costo caldaie ibride fotovoltaiche: 699€
Costo 4x Modulo fotovoltaico a 430 Wp: 440 €
Costo cavo: 70 €
Costo della sottostruttura: €160
Costo dispositivo di commutazione 169€
L'inverter fotovoltaico Mirkro costa 149€
Costi totali: 1.687 €

Risparmio annuo - Caldaia: 323€
Risparmio annuo - surplus feed-in: €104
Risparmi totali: 427 €
Periodo di ammortamento: 3,95 anni

Periodo di ammortamento = investimento/risparmio = 1.687 € / 426 € = 3,95 anni

In questo esempio con l'immissione in eccesso in un micro inverter FV si risparmiano ogni anno 427 € sui costi dell'elettricità. Si tratta di 126 € in più all'anno rispetto al primo esempio utilizzando esclusivamente la caldaia fotovoltaica. Dopo circa 4 anni, il tuo investimento originale verrà ripagato e potrai utilizzare l'acqua calda e l'elettricità gratuite che produci tu stesso. Il rendimento del capitale investito è del 25,3%. Inoltre risparmierai circa 590 kg di CO2 rispetto all'elettricità del mix elettrico tedesco (2022).

Rendimento = risparmio * 100 / investimento = 426 € * 100 / 1.687 € = 25,3%

Il grafico a fianco mostra l'energia immessa e consumata nella rete elettrica propria dell'azienda (verde) nel corso dell'anno. Da notare che la caldaia fotovoltaica viene sempre alimentata prima con energia e solo l'eccedenza viene immessa nella rete elettrica tramite un micro inverter FV da 800 W.

Soprattutto nei mesi estivi c'è un surplus fotovoltaico, che può essere utilizzato direttamente nella propria rete domestica. Poiché nei mesi invernali la resa fotovoltaica è notevolmente inferiore, in questo periodo non si verifica quasi alcun eccesso di immissione.

Nel grafico a fianco si vede chiaramente che, a causa del sovradimensionamento dei moduli fotovoltaici, nei mesi estivi non è quasi necessaria alcuna energia per riscaldare l'acqua (blu). I moduli fotovoltaici coprono quasi completamente il fabbisogno di acqua calda. In questo esempio specifico, l’81% del fabbisogno annuo di acqua calda è coperto dal fotovoltaico. Sono circa 16.200 litri di acqua a 65 gradi.