Il rendimento e il dimensionamento dei pannelli fotovoltaici
Tutto ciò che devi sapere su questi due aspetti
Come abbiamo spiegato nel nostro articolo sui pannelli solari, questi, chiamati anche moduli fotovoltaici, sono capaci di convertire l’energia solare in energia elettrica. La percentuale di energia generata, però, dipende da diversi fattori.
In questo articolo ci focalizzeremo sui concetti di rendimento e dimensionamento di un pannello fotovoltaico, la loro importanza e come vengono calcolati. Il tutto sarà utile per aiutarti a rendere il passaggio all'energia solare fotovoltaica un gioco da ragazzi!
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Il rendimento di un impianto fotovoltaico: cos'è?
Con grado di rendimento di un impianto fotovoltaico si intende la percentuale di energia solare immagazzinata e trasformata in energia elettrica rispetto al totale arrivato sulla superficie del pannello fotovoltaico stesso.
Questo dato può quindi essere considerato un indice di correlazione tra watt erogati e lo spazio occupato dai moduli fotovoltaici.
Ma quali sono i fattori che agiscono e che possono influenzare il rendimento di tali pannelli fotovoltaici? Scopriamolo di seguito!
Prima di continuare, ecco per te qualche informazione base da sapere riguardo il rendimento dei pannelli fotovoltaici:
- Il rendimento dei pannelli fotovoltaici dipende da molteplici fattori, tra cui l'inclinazione e l'orientamento rispetto al sole
- Migliorare il rendimento dei pannelli fotovoltaici è un obiettivo costante della ricerca nel settore dell'energia solare
- Nuove tecnologie stanno emergendo per aumentare il rendimento dei pannelli fotovoltaici, rendendo l'energia solare sempre più efficiente
- L'ottimizzazione del rendimento dei pannelli fotovoltaici può massimizzare la produzione di energia in condizioni climatiche variabili
- L'analisi costante del rendimento dei pannelli fotovoltaici consente di monitorare l'efficienza dell'impianto e individuare possibili miglioramenti
Bene, ora è il momento di proseguire con i fattori che influenzano il rendimento dei pannelli fotovoltaici.
Fattori che influenzano il rendimento dei pannelli solari
Il rendimento di un pannello fotovoltaico è sempre calcolato in condizioni standard:
- Con un irraggiamento di 1000 W per ogni metro quadrato di superficie
- Una temperatura di 25°C
- Una distribuzione spettrale di 1,5
Tuttavia, è bene ricordare che i rendimenti dei moduli solari dipendono da diversi fattori, quali:
- Le caratteristiche e le prestazioni dei materiali con cui è composto il pannello fotovoltaico (silicio monocristallino o policristallino). Noi di Otovo offriamo solo moduli solari monocristallini poiché hanno una performance migliore rispetto ai policristallini, come vedremo di seguito;
- Le caratteristiche e le prestazioni degli inverter e delle altre componenti dell’impianto;
- L’inclinazione e l’orientamento dei pannelli fotovoltaici su tetto a falda. In Italia l’angolo di inclinazione ottimale è tra i 30° e i 35° rispetto al terreno. Questa angolazione si avvicina allo zero in prossimità dell’equatore, mentre, se ci allontaniamo da quest’ultimo, i pannelli dovranno avere sempre una posizione più verticale. Per quanto riguarda l’orientamento, i pannelli devono essere rivolti verso sud;
- La temperatura dei pannelli fotovoltaici. Questa deve essere attorno ai 25°C, anche se questo aspetto dipende molto dalla marca e dai modelli di pannelli solari. Se prendiamo in considerazione il nostro Paese, è possibile che in estate le temperature sui tetti raggiungano i 45°C, toccando picchi di 50-60°C su alcuni particolari edifici. In questi casi il rendimento dell’impianto diminuisce a causa del riscaldamento dei moduli. Nelle celle monocristalline e policristalline il calo di efficienza è di circa 0,4% per ogni grado centigrado;
- La composizione dello spettro di luce;
- La pulizia e la manutenzione dei pannelli fotovoltaici;
- La presenza di ombre durante l’arco della giornata. In questo caso è bene utilizzare gli ottimizzatori per non influenzare negativamente la performance dei pannelli;
- La durata dei pannelli fotovoltaici. Un altro aspetto che influenza il rendimento di un pannello solare è la diminuzione delle sue prestazioni a causa di un peggioramento dei materiali. Questo calo è solitamente dell’1% annuo. È bene quindi far attenzione alla garanzia che i diversi produttori offrono sulla performance del pannello nel corso del tempo.
Attualmente il rendimento di un pannello fotovoltaico si aggira attorno al:
- 19-21% per i moduli in silicio monocristallino
- 16-18% per i moduli in silicio policristallino
È plausibile che l'efficienza dei pannelli possa ancora crescere grazie all’innovazione tecnologica che ha ridotto notevolmente anche il prezzo dei moduli stessi.
Ad oggi per aumentare la producibilità dei sistemi del 20-30% è consigliabile montare i pannelli su supporti a orientamento variabile, in modo che possano così seguire costantemente lo spostamento del sole.
Andiamo ora a vedere come si esegue un corretto calcolo del rendimento dei moduli solari.
Voglio passare al solare!Il calcolo del rendimento dei pannelli fotovoltaici
Il calcolo del rendimento dei pannelli solari è piuttosto semplice e mette in relazione la potenza con la superficie dell’impianto. La formula matematica è la seguente:
In questa formula la potenza è espressa in Watt e la superficie in metri quadrati.
Il dimensionamento dell’impianto fotovoltaico
Ogni impianto fotovoltaico ha la propria potenza di picco, indicata in kWp. Per capire la grandezza ottimale del tuo impianto per avere una copertura totale del fabbisogno annuo di energia elettrica di una data utenza bisogna seguire la seguente formula:
Se si considera che il consumo medio italiano di elettricità di un’abitazione monofamiliare è di circa 3500 kWh/anno, un sistema fotovoltaico a Milano dovrebbe avere una potenza sui 3,5 kWp. Naturalmente, questo risultato diminuisce mano a mano che ci spostiamo più a sud, grazie alla maggiore insolazione che ricevono i moduli solari.
Inoltre, è bene specificare che quando si calcola il dimensionamento di un impianto fotovoltaico è importante non commettere errori quali:
- Dimensionare l'impianto fotovoltaico in base ai consumi attuali
- Non considerare la resa dell'impianto nel tempo
- Non considerare ostacoli strutturali o naturali
Perché è importante calcolare il dimensionamento di un impianto fotovoltaico
Se hai deciso di passare all'energia solare grazie a un impianto fotovoltaico, il dimensionamento è un elemento essenziale da considerare. Infatti, se si sceglie un impianto troppo grande dal punto di vista delle dimensioni, si può andare incontro a costi eccessivi. Al contrario, nel caso si scelga un impianto fotovoltaico troppo piccolo, si potrebbe riscontrare il problema di non produrre abbastanza energia.
Inoltre, per dimensionare correttamente un impianto fotovoltaico occorre tenere conto di una serie di fattori, quali:
- I fabbisogni dell'utenza
- Le condizioni climatiche e gli agenti atmosferici
- La tecnologia dei moduli fotovoltaici
- La tipologia e la quantità di superficie a disposizione e la relativa posizione
Il dimensionamento ottimale
A questo punto ti starai chiedendo qual è il dimensionamento ottimale di un impianto fotovoltaico. La risposta è semplice: quello che garantisce la migliore correlazione tra produzione annuale dell'impianto e l'autoconsumo medio dell'utente. In generale, il fotovoltaico di dimensione ottimale è quello che garantisce il 70% di autoconsumo medio annuale.
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Domande frequenti
Quanto spazio serve per installare un impianto fotovoltaico da 3,5 kWp?
Per avere una potenza nominale installata di 1 kWp sono necessari circa 4 metri quadri (in base all’efficienza dei moduli). I moduli in silicio cristallino hanno dimensioni di circa 1,6 metri quadri. Quindi, per un impianto da 3,5 kWp è richiesta una superficie di circa 14 metri quadrati.