L’orientamento ed l'esposizione dei moduli fotovoltaici, così come meteo e stagionalità, sono tra gli aspetti più importanti che determinano la produzione annuale dell’impianto fotovoltaico.
Indice:
- La variabilità della produzione fotovoltaica
- La potenza nominale e reale dei pannelli fotovoltaici
- Produzione fotovoltaico di energia: da cosa dipende principalmente?
- Orientamento per massimizzare la produzione
- L'inclinazione ottimale dei pannelli
- La produzione fotovoltaica a seconda della latitudine
- La produzione giornaliera del fotovoltaico
La variabilità della produzione fotovoltaica
Quando si decide di installare un impianto fotovoltaico per soddisfare i consumi energetici della propria abitazione, una delle domande che ci si pone è: ma quanta energia elettrica produrrà?
La risposta non è semplice.
La quantità di energia elettrica generata dai moduli fotovoltaici, infatti, dipende ma molti fattori e, soprattutto, non è stabile perché varia in modo significativo su base giornaliera e stagionale.
Per loro natura, infatti, le fonti rinnovabili come il fotovoltaico o l’eolico sono caratterizzate dall’intermittenza e dalla non programmabilità (bisogna sfruttarle quando c’è il sole o quando c’è il vento).
Per fortuna oggi esistono i sistemi di accumulo elettrico che permettono di “immagazzinare” l’energia prodotta in eccesso e non auto-consumata immediatamente, per poi utilizzarla in un secondo momento (tendenzialmente nelle ore serali/notturne).
Nonostante l’estrema variabilità, oggi l’elettricità prodotta da un impianto fotovoltaico può comunque essere calcolata con simulazioni che tengono conto delle principali variabili in gioco. Vediamo allora quali sono gli elementi da cui dipende la produzione del fotovoltaico.
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La potenza nominale e reale dei pannelli fotovoltaici
Bisogna fare una premessa doverosa. In fase di progetto, per capire qual è il dimensionamento migliore di un impianto fotovoltaico sulla base dei consumi di un’abitazione, viene considerata la potenza “nominale” dei pannelli fotovoltaici.
Di cosa si tratta?
Si riferisce alla potenza espressa dai moduli a delle specifiche condizioni normalizzate di “laboratorio” (chiamate condizioni STC – Standard Test Conditions) che prevedono un irraggiamento solare perpendicolare di 1.000 Watt/metro quadro ed una temperatura celle di 25°C.
La combinazione di queste condizioni si verifica raramente una volta installato l’impianto, di conseguenza la potenza erogata dai moduli fotovoltaici risulta solitamente inferiore rispetto alla potenza nominale (definiti appunto “di picco”).
Produzione fotovoltaico di energia: da cosa dipende principalmente?
La quantità di energia elettrica prodotta da un impianto dipende direttamente dall’irraggiamento solare dei moduli fotovoltaici.
Dobbiamo, quindi, considerare la non disponibilità di produzione nelle ore notturne, così come una minor produzione di energia nella stagione invernale rispetto alla stagione estiva.
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Per questo motivo, la producibilità di un impianto si valuta essenzialmente su base annuale.
Data per scontata la caratteristica “stagionale”, vi sono altri fattori da tenere in considerazione nella stima di calcolo della produzione fotovoltaica:
- Potenza impianto (composto da più moduli fotovoltaici)
- Località di installazione (latitudine), da cui dipende l’incidenza dell’irraggiamento
- Esposizione dei moduli (orientamento e inclinazione)
- Eventuale presenza di ombreggiamenti sui moduli durante il giorno
- Temperatura di esercizio: le prestazioni delle celle fotovoltaiche diminuiscono al crescere della temperatura, quindi a parità di irraggiamento solare risulta più vantaggiosa una località più fresca
- Caratteristiche tecniche e qualitative dei prodotti installati (moduli, inverter ecc.).
Orientamento per massimizzare la produzione
La massima producibilità dei moduli fotovoltaici avviene quando la sua superficie captante viene esposta all’irraggiamento solare diretto (meglio se perpendicolare).
Questo spiega perché sia opportuno, in Italia, orientare la posa dei moduli possibilmente verso sud. Tuttavia, se non fosse possibile, sono più che accettabili esposizioni verso est o ovest, evitando orientamenti a nord.
L'inclinazione ottimale dei pannelli
Alle latitudini italiane, l’inclinazione fissa ottimale al fine di massimizzare la produzione fotovoltaica annuale prevede un angolo tra il pannello e la superficie piana attorno ai 30°.
Se si vuole privilegiare la produzione estiva, l’angolo di inclinazione dei moduli dovrebbe essere più acuto, attorno ai 20° (posa più “piana”), mentre se si vuole massimizzare la produzione invernale bisognerà prevedere una maggiore inclinazione, perché in inverno l’irraggiamento solare incide con un angolo più basso all’orizzonte.
Generalmente per installazioni sopra-tetto si opta per la posa complanare (stessa inclinazione del tetto) al netto di installazioni su tetto piano dove si possono prevedere strutture inclinate.
La produzione fotovoltaica a seconda della latitudine
La latitudine della località di installazione comporta, indipendentemente dalla tipologia di impianto, un maggiore irraggiamento solare man mano che ci si avvicina all’equatore.
Un impianto installato al sud Italia può contare su maggiori produzioni rispetto allo stesso impianto (con uguale configurazione ed esposizione) installato al nord Italia.
A titolo esemplificativo, possiamo stimare una producibilità annuale attorno a 1.100 kWh di energia per 1 kWp di potenza installata al nord, mentre una producibilità annuale di circa 1.400 kWh per 1 kWp installato al sud.
La produzione giornaliera del fotovoltaico
La produzione giornaliera risulta difficilmente valutabile, in quanto l’effettiva produzione varia sensibilmente dalla stagionalità e dal meteo.
In termini assoluti, risulta molto più alta nel periodo primaverile ed estivo, mentre è sensibilmente più bassa nel periodo autunnale e invernale.
Un esempio sull’andamento della produzione media giornaliera nei mesi dell’anno è visibile nella seguente figura che riporta la producibilità in kWh per 1 kW di fotovoltaico installato alla latitudine di Roma, considerando tre diversi scenari con inclinazioni dei pannelli diverse.
Come si vede, un’inclinazione con angolo ampio (60°) favorisce la produzione nei mesi autunnali e invernali, ma penalizza la produzione in estate (la figura è tratta dal volume “Progettazione degli impianti di climatizzazione” di Maggioli Editore).
