IMPIANTO PILOTA, situato nel comune di Piobbico, provincia di Pesaro e Urbino (PU), regione Marche.
Il progetto è partito all’inizio del 2026 con lo scopo di impiegare gli SC alimentati da un impianto fotovoltaico con l’obbiettivo di rendere energeticamente più autonomo possibile un edificio a medi consumi. Limpianto è munito di un’elettronica di controllo che trasmette in rete dati, variabili elettriche e funzionali. In questo modo, è possibile visionare il suo funzionamento da qualsiasi luogo del mondo servito da connessione internet.
Riportiamo diverse immagini e foto che documentano le fasi e lo stato di avanzamento di questo Progetto Pilota:
Stiamo documentando ogni fase del progetto, creando così una guida per chi in futuro vorrà replicarlo. Il Team di Ricerca ha sviluppato tutti i software dedicati e assemblato i vari componenti.
Il monitoraggio dell’intero sistema, in continuo, è disponibile sul sito https://progettosc.it/. Cliccando su GIORNO si accede ad una pagina in cui in alto a destra c’è il calendario per poter accedere anche ai periodi dei vari test eseguiti o in esecuzione. Tali test sono riportati cronologicamente in questa pagina https://lite.framacalc.org/ProgettoSCtest.html.
L’elettronica di controllo, che trasmette in continuo, ha i sensori posizionati all’uscita del fotovoltaico e degli accumulatori (SC) e quindi non tiene conto delle varie dissipazioni dovute alle conversioni effettuate da convertitori, alimentatore e inverter. Per analizzare i rendimenti reali sono state installate due prese smart di monitoraggio: una a monte dell’alimentatore, che preleva dalla rete, e una a valle dell’inverter, che alimenta i carichi simulati di un’abitazione (frigorifero, lavatrice, TV, PC, standbay di elettrodomestici o dispositivi, ecc.).
In questo foglio elettronico sono riportati i rendimenti dell’impianto, da cui emergono due concetti importanti:
- anche nella giornata con minore irraggiamento, il sistema ha prodotto l’energia sufficiente per superare le dissipazioni;
- laddove si è sfruttata molto l’energia solare, utilizzando carichi significativi (es. lavatrice), il rendimento è risultato molto elevato.
CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO
L’impianto è così costituito:
- 12 pannelli fotovoltaici da 460 Watt, Tot. 5.520 Watt. Voc = 40 V. Collegamento in parallelo.
- 2 pannelli fotovoltaici (da 600 W ciascuno, per un totale di 1200 W). Questi pannelli sono stati posizionati in modo strategico, verticalmente e orientati a sud, per massimizzare la cattura dell’energia solare nelle ore precedenti il tramonto. Inoltre, presentano una tensione a vuoto (Voc) più elevata (48 V), il che consente una ricarica più efficace dei supercondensatori SC in vista della notte.
- 15 celle SC6 XPS da 160 Wh, Tot. 2.400 Wh (2,4 KWh) massimi di capacità.
- Ogni SC ha 8 elementi in serie. Ogni elemento contiene 2 Kg di carbone, Tot. 16 Kg. Ogni elemento ha una tensione massima di carica di 1,7 V, quindi ogni SC può essere caricato a 13,6 V massimi. Nell’impianto sono collegati direttamente, senza elettronica intermedia, in serie da 3 per arrivare a 40,8 V, che è leggermente superiore al Voc dei pannelli (40 V). Le 5 serie da 3 SC poi sono collegate in parallelo.
- Tra SC e carichi sono stati interposti, 4 convertitori (Buck Boost Converter Step up down, modello YF-BKT50V50A, input DC9-58V and output DC3-56V, peak efficiency > 98%) in parallelo da circa 1000 watt di potenza cisacuno (quindi 4000 watt max di potenza). Tali convertitori stabilizzano a 24 V la tensione variabile proveninte dagli SC (da 10V a 40V), per alimentare i vari carichi in corrente continua e eventuale inverter.
- Alimentatore switching (2000 W, ZJIVNV, S-2000-48 ADJ) con controllo esterno (0-48V / 0-41A), inserito tra la rete pubblica e gli SC, regolabile in uscita. Andrà a ricaricarli rapidamente, come riserva di energia quando non c’è sole o durante le ore serali e di notte. Questo alimentatore potrà, in un secondo momento, essere alimentato anzichè dalla rete da un un gruppo elettrogeno (generatore).
- Inverter NOVOPAL 4000W (spunto 8000w) Onda Sinusoidale Pura Power Inverter DC 24V in AC 220V con Display LCD Intelligente, 2 orese Prese EU, uscita USB, controllo remoto con telecomando collegabile con cavo di rete.
SCHEMA IMPIANTO
L’impianto è costituito da tre fonti di energia che convergono verso un nodo DC comune:
- Fotovoltaico (FV) – produce energia in DC
- Rete elettrica AC di soccorso – tramite un alimentatore AC/DC viene convertita in DC
- Supercondensatori (SC) – accumulo di energia autocostruito, che può prelevare o restituire energia al nodo DC
Dal nodo DC, l’energia passa attraverso:
- Bus converter – stabilizzano la tensione a 24V
- Inverter DC/AC – converte l’energia in corrente alternata per alimentare tutti i carichi (non esistono carichi DC separati)
L’impianto è monitorato tramite:
- Due prese smart:
- Presa smart 1 – misura l’energia prelevata dalla rete AC (a monte dell’alimentatore)
- Presa smart 2 – misura l’energia erogata ai carichi AC (a valle dell’inverter)
- Misurazioni DC – rilevano i flussi di energia verso SC, da SC, e prima dei bus converter
TEST ESEGUITI
Si è partiti con vari test utilizzando lampade alogene da circa 350W, articolati in cicli di 10 minuti in cui i pannelli venivano alternativamente attaccati e staccati per evidenziare l’effetto polmone degli accumulatori.
Si è poi verificato che una scarica profonda non danneggiasse i supercondensatori: gli SC sono stati scaricati sotto i 10V, senza però scendere oltre i 6V per non fermare il processore che registrava i dati.
Un ulteriore test ha visto l’impiego di 12 lampade alogene da 50W ciascuna, per un totale di 600W, attaccando e staccando i pannelli tramite gli interruttori magnetotermici.
Sono state effettuate diverse prove con un carico di circa 800W, sempre con pannelli inseriti e disinseriti, al fine di valutare le potenzialità degli SC come polmone.
È stata simulata l’operatività di un gruppo elettrogeno utilizzando per 20 minuti un alimentatore da laboratorio, che pur avendo il limite di 30V e 30A (circa 900W), ha comunque permesso di ottenere indicazioni sul comportamento del sistema.
Si è proceduto anche con una prova di ricarica di emergenza mediante un alimentatore da circa 2kW collegato alla rete elettrica.
Il test più significativo in condizioni reali si è svolto in una giornata di sole con nuvole a tratti: all’impianto sono stati collegati due appartamenti, accendendo un tagliaerba elettrico, una trentina di lampade a led, alcuni frigoriferi, pc e considerando i normali consumi in standby. La prova, durata poco meno di un’ora, ha dimostrato che il sole alimentava perfettamente le utenze mentre gli SC svolgevano la loro funzione di polmone quando l’energia dei pannelli non era sufficiente, senza che il sistema manifestasse alcuna criticità.
Visti i risultati più che soddisfacenti nei vari test condotti, l’impianto è stato successivamente collegato a carichi reali, tipici di un appartamento di medi consumi, per studiarne il comportamento e le rese, al fine di ottimizzarne il funzionamento. Qui i rendimenti
Ecco il tuo testo completato, mantenendo lo stile, aggiungendo le parti mancanti (scarica intensa, ruolo dei totali nel foglio elettronico, e la domanda implicita sui rendimenti più bassi) senza ripetizioni ridondanti.
Comportamento dell’Impianto Pilota: analisi dopo circa un mese di funzionamento con carichi reali (fine marzo – aprile 2026)
Questa analisi si basa su circa un mese di dati raccolti dall’Impianto Pilota.
Si comporta in modo diverso da un impianto fotovoltaico convenzionale con batterie.
In un impianto tradizionale, quando l’accumulo è pieno e non ci sono carichi, il regolatore blocca l’energia in eccesso dal FV. Quell’energia non entra nemmeno nel sistema. Non viene misurata, non viene persa: semplicemente non esiste.
Nell’Impianto Pilota, invece, non c’è mai un blocco. FV, alimentatore da rete e SC convergono sul nodo DC.
Precisazione importante: quando gli SC sono già carichi e si avvicinano alla tensione massima, non tutta l’energia del sole entra nel sistema. Solo una parte riesce a entrare, e di questa, una frazione viene assorbita sempre più lentamente e accumulata, mentre un’altra si dissipa in autoscarica. L’energia che non entra non è “bloccata” attivamente, ma semplicemente non riesce a essere assorbita a causa della naturale diminuzione della velocità di carica.
Il ruolo degli SC come polmone energetico
Quando c’è il sole e i carichi non sono maggiori della produzione, gli SC arrivano comunque a tensioni massime. In questa fase, l’assorbimento rallenta e l’eccesso si dissipa in parte.
Il vero valore degli SC emerge in due situazioni:
- In caso di nuvole o ridotta insolazione – quando la produzione FV cala, gli SC restituiscono l’energia accumulata, compensando i momenti di minor produzione.
- Quando i carichi non sono compensati solo dal sole – ad esempio la sera o nelle giornate variabili, gli SC fungono da “polmone”, cedendo l’energia necessaria per coprire il fabbisogno.
In questi frangenti, l’energia che era stata accumulata (anche lentamente e con parziale dissipazione) diventa preziosa. Il sistema non avrebbe potuto prelevarla se gli SC fossero stati bloccati a tensione massima come in un impianto tradizionale.
Un effetto collaterale utile: l’autoscarica come bilanciamento naturale
Quando i singoli elementi che compongono gli SC raggiungono tensioni elevate, iniziano una fase di autoscarica più intensa. Questo fenomeno non avviene in modo isolato: ogni elemento che entra in autoscarica permette anche agli altri di fare altrettanto.
In pratica, l’autoscarica ad alta tensione diventa un meccanismo naturale di bilanciamento tra gli elementi della serie. Le tensioni tendono ad allinearsi senza bisogno di circuiti elettronici complessi (come i classici sistemi BMS).
Questo è un vantaggio progettuale notevole. In un impianto convenzionale con batterie al litio, il bilanciamento delle celle richiede elettronica dedicata, costosa e talvolta poco affidabile. Nell’Impianto Pilota, invece, è la stessa fisica degli SC che, in condizioni di sovratensione controllata, provvede a mantenere l’equilibrio tra gli elementi.
La conseguenza è doppia:
- Semplicità del sistema – non servono circuiti di bilanciamento attivi.
- Affidabilità – meno componenti elettronici significa meno punti di guasto.
Scarica intensa: un altro fattore che abbassa il rendimento
Come in tutte le batterie, anche negli SC una richiesta di corrente elevata aumenta le perdite interne: correnti elevate aumentano le perdite per effetto Joule a causa della resistenza serie equivalente (ESR). Nei giorni in cui i carichi AC sono sostenuti e gli SC contribuiscono in modo importante all’alimentazione, il rendimento del ciclo carica/scarica diminuisce. Questo effetto è fisiologico e si aggiunge a quelli già descritti per la fase di carica.
Correlazioni importanti
1. Rendimenti migliori quando i carichi sono alti durante le ore di sole
Quando il sistema consuma molto di giorno, l’energia FV va direttamente ai carichi senza passare (o passando poco) per gli SC, il rendimento complessivo sale.
2. Rendimenti peggiori quando c’è molta produzione e pochi carichi
In questa condizione, l’energia in eccesso finisce negli SC, portandoli progressivamente a tensioni alte. Qui non tutta l’energia del sole entra: solo una parte viene assorbita lentamente, e una quota di quella che entra si dissipa in autoscarica. Il rendimento lordo cala, ma in compenso gli elementi si bilanciano.
3. Rendimenti peggiori anche quando gli SC sono sottoposti a scariche intense
Come accennato, elevate correnti di scarica aumentano le perdite interne. Nei giorni con carichi AC importanti e produzione FV modesta, gli SC lavorano duramente e il loro rendimento di ciclo diminuisce, in modo analogo a quanto avviene in qualsiasi accumulatore chimico.
4. L’autoscarica e l’assorbimento decrescente non sono difetti, ma caratteristiche progettuali
L’Impianto Pilota trasforma un apparente limite (le dissipazioni maggiori ad alte tensioni) in un vantaggio (bilanciamento naturale senza BMS). E sceglie di non bloccare mai l’energia, accettando che nelle fasi di saturazione solo una parte di essa venga effettivamente accumulata.
I dati del foglio elettronico: totali e rendimenti
Nel periodo marzo-aprile 2026, i totali registrati sono:
- Energia dalla rete AC: 16,0 kWh
- Energia ai carichi AC: 87,0 kWh
- Energia dall’impianto AC (FV): 71,0 kWh
- Energia dall’Impianto + RETE DC: 133,2 kWh
- Energia al carico DC: 115,8 kWh
- Energia a SC: 59,5 kWh
- Energia da SC: 44,2 kWh
Da questi si calcolano i rendimenti medi del periodo:
- Quota carichi AC coperta dalla rete: 18%
- Quota carichi AC coperta da FV: 82%
- Rendimento SC (ciclo carica/scarica): 74%
- Rendimento bus converter + inverter: 75%
- Rendimento lordo (escluso alimentatore): 65%
- Rendimento lordo (incluso alimentatore, stimato all’85%): 64%
Il rendimento lordo del 65%: un indicatore severo e conservativo
Questo numero non dice che l’impianto è inefficiente. Dice che, su tutta l’energia che entra (compresa quella che altri impianti scarterebbero e che qui viene parzialmente accumulata e parzialmente dissipata per il bilanciamento), il 65% arriva ai carichi. È una metrica trasparente, ma va interpretata conoscendo la filosofia del sistema.
In un impianto tradizionale con regolatore di carica, l’energia in eccesso quando le batterie sono piene non viene nemmeno contabilizzata. Il rendimento apparente sarebbe quindi più alto, ma a parità di condizioni operative reali l’Impianto Pilota non è meno efficiente: semplicemente misura tutto, mentre gli altri sistemi misurano solo ciò che passa il filtro del regolatore.
Sintesi per chi legge
Dopo circa un mese di funzionamento, l’Impianto Pilota ha dimostrato una scelta progettuale chiara: non bloccare mai l’energia in ingresso. Quando gli SC sono scarichi, assorbono rapidamente. Quando si avvicinano al pieno, solo una parte della produzione FV continua a entrare, accumulandosi sempre più lentamente. L’eccesso che non può essere assimilato si dissipa in autoscarica, e questa stessa autoscarica mantiene automaticamente bilanciati gli elementi della serie.
In fase di scarica, come in qualsiasi accumulatore, correnti elevate aumentano le perdite e riducono il rendimento.
In cambio, l’impianto ottiene semplicità, robustezza, assenza di BMS complessi, e la capacità di fungere da polmone nelle fasi di nuvolosità o quando i carichi non sono compensati solo dal sole. I rendimenti percentuali, compreso il 65% lordo, vanno letti alla luce di questa filosofia progettuale e della piena trasparenza dei dati.