Rendimento impianto fotovoltaico , ecco da cosa dipende

18 aprile 2014

Individuare il rendimento di un impianto fotovoltaico è a volte una questione abbastanza complessa, per addetti ai lavori, però anche per l’utente “finale” è utile avere in mente alcuni punti chiave che lo possano aiutare nella scelta. Ecco qui alcune considerazioni per capire da cosa dipende la resa di una installazione fotovoltaica.

Installare un impianto fotovoltaico , come ripetuto in diversi articoli di questo blog, rappresenta un investimento prima di tutto ambientale, e poi anche economico perchè fa risparmiare sulle bollette elettriche di famiglie e aziende.

Tuttavia il ritorno economico derivante dalla realizzazione di un impianto fotovoltaico dipende prima di tutto dalla sua efficacia in quanto a produzione di energia elettrica: dal suo rendimento effettivo. L’installazione deve essere efficace ed efficiente per poter produrre l’energia necessaria ad ammortizzare i costi di acquisto e di installazione dell’impianto il prima possibile. Il rapido ritorno economico dall’investimento sarà una prerogativa fondamentale per la buona riuscita dell’operazione.

L’impianto fotovoltaico nell’intero periodo di attività deve essere in grado di generare corrente elettrica in maniera stabile, sicura, e di garantire prestazioni sempre al massimo delle potenzialità. Sarà utile avere, per questo, una stima il più accurata possibile sulle previsioni di produzione.

 

Quali sono i fattori che determinano il rendimento di un impianto fotovoltaico?

rendimento impianto fotovoltaico

Possiamo identificarne almeno di due tipi:

  • quelli “esterni”, fattori ambientali e di posizionamento,
  • quelli “interni”, che sono le caratteristiche intrinseche “di prodotto”.

I primi, i fattori ambientali e di posizionamento, sono: latitudine di installazione, inclinazione, orientamento, temperatura di funzionamento, presenza di polvere e sporcizia sui pannelli e ovviamente irradiazione solare.

I secondi, i fattori interni di prodotto, sono invece tutte quelle perdite di rendimento (elencati qui di seguito) insite nel funzionamento del modulo fotovoltaico e negli altri componenti dell’installazione.

Vediamo punto per punto.

 

I fattori esterni

L’inclinazione ottimale, o Tilt , dei moduli fotovoltaici è l’angolo di inclinazione migliore rispetto al terreno, l’angolatura che permette di captare nel modo migliore l’irradiazione solare. Alle nostre latitudini l’inclinazione ottimale è intorno ai 30 – 35 gradi. L’angolo di Tilt ottimale aumenta all’aumentare della latitudine e diminuisce man mano che ci si avvicina all’equatore: nei paesi del nord europa l’inclinazione ottimale può superare i 60 gradi (“verticalità” che, peraltro, agevola anche lo scivolamento della neve). Nei paesi tropicali un’inclinazione quasi orrizzontale dei pannelli fv (ad es. di 10°) può restituire ottime prestazioni.

L’orientamento ottimale, invece, o Azimuth, è a sud, ma qui da noi sono accettabili anche sud-est o sud ovest. In tal caso la perdita di rendimento non supera il 5% rispetto all’orientamento ottimale. Un pannello totalmente rivolto a est o ad ovest, invece, perde, a parità di inclinazione, circa il 18% del rendimento. Un pannello rivolto a nord, invece, perde quasi il 50% della produzione energetica. Nell’emisfero sud del Pianeta, ovviamente, il ragionamento è speculare.

Per quanto riguarda la temperatura ottimale si stima che a 25 gradi centigradi il classico pannello fotovoltaico abbia le condizioni migliori per produrre energia. A tal proposito un utile indicatore per confrontare prodotti diversi è il coefficiente di temperatura che indica di quanto diminuisce il rendimento all’aumentare della temperatura dell’ambiente esterno e a parità delle altre condizioni.

Ulteriori fattori che possono ostacolare il buon rendimento dell’impianto fotovoltaico possono essere anche:

  • la presenza di polvere e sporcizia, che possono ostacolare il pieno irraggiamento delle celle fotovoltaiche,
  • il passaggio ( o la presenza) di ombreggiamenti durante il corso della giornata. Un esempio tipico è l’ombra dei camini che durante la giornata possono coprire parte dei pannelli ostacolando il rendimento dell’intero impianto. Lo studio delle ombre va fatto in maniera accurata e professionale.

 

I fattori interni

Ad influenzare il rendimento di un impianto fotovoltaico, oltre ai fattori esterni, ci sono i fattori “interni”.
Queste determinanti sono presenti in tutti i sistemi fotovoltaici, anche se in misura diversa, e si identificano come “perdite” di sistema, influenzabili in parte dalla qualità dei prodotti.

Su queste, un rapido elenco:

  • perdite dovute all’ inverter (in genere è stimata intorno all’8%)
  • perdite dovute ai componenti elettrici (in genere stimata sul 2%)
  • perdita dovuta al collegamento in serie di più moduli (definita perdita “mismatching”. In genere è stimata intorno al 3%)
  • perdite dovute al progressivo calo delle prestazioni a seguito dell’invecchiamento delle componenti negli anni. Tale calo di prestazione è stimato in media in 0,75%/anno. A tal proposito i produttori danno in genere delle garanzie di produzione sui 10, 20 o 25 anni.

 

Esiste una formula per calcolare il rendimento di un impianto fotovoltaico?

Siccome il rendimento del fotovoltaico varia anche in base alla temperatura di funzionamento si prende a riferimento, in genere, la condizione standard di funzionamento: la STC, Standard Test Condition, che pone come temperatura standard i 25 gradi centigradi.

I test di calcolo del rendimento considerano un irraggiamento di 1.000 watt per metro quadrato e una temperatura di funzionamento di 25 °C. In questo modo si ottengono dei dati omogenei fra i diversi prodotti, facilmente confrontabili.

Il rendimento di un impianto fotovoltaico è la quantità di energia solare che un impianto riesce a convertire in elettricità utilizzabile in ogni metro quadrato.

Ecco la formula: R = (potenza impianto / Superficie occupata / 1.000) x 100

la percentuale di rendimento è data dalla potenza dell’impianto, espressa in watt, diviso la superficie occupata, espressa in metri quadrati, diviso mille. Il risultato si moltiplica per cento (si moltiplica per 100 perchè il rendimento è espresso in percentuale).

Il risultato della formula restituisce la quantità percentuale di energia solare che viene effettivamente convertita in energia elettrica utilizzabile alle condizioni standard, cioè:

  • potenza di picco
  • temperatura di 25°C
  • irraggiamento di 1.000 watt per metro quadro

Ecco un esempio per un impianto da 3.000 watt di potenza di picco (3 Kwp) che occupa 23 metri quadrati di superficie:

Rendimento = (3.000 / 23 / 1.000)*100 = 13%

Il rendimento effettivo però, ricordiamolo, dipende anche da altri fattori i più importanti dei quali sono il posizionamento geografico dell’impianto, l’inclinazione e l’orientamento dei moduli (cfr. “Azimut” e “Tilt”).

Ecco come vengono calcolati inclinazione ed orientamento ottimali dei pannelli fotovoltaici per ottenere il migliore rendimento.

inclinazione dei pannelli e rendimento del fotovoltaico

Inclinazione dei pannelli e rendimento del fotovoltaico: come trovare l’angolo di incidenza ottimale

 

Esiste un tool online affidabile per calcolare quanto può rendere il mio impianto fotovoltaico?

On line si trovano molti strumenti, ma pochi sono quelli veramente affidabili ed aggiornati in grado di aiutarti ad avere stime realistiche di produzione e rendimento impianto. Uno di questi è sicuramente il PVGIS, tool di “certificazione” europea, visto che si trova sul sito del “Joint Research Centre” dell’Institute  for Energy and Transport (IET) della Commissione Europea.

Qui è possibile visionare le mappe di rendimento ufficiali del fotovoltaico per Europa e Africa ed è possibile stimare con dati realistici la produzione ed il rendimento del fotovoltaico inserendo la città di installazione dell’impianto, il tipo di pannelli utilizzati, il tipo di installazione, inclinazione ed orientamento dei pannelli.

A partire da semplici dati il database restituisce le stime di rendimento dell’impianto fotovoltaico.

 

Ecco una tabella comparativa sul rendimento dei sistemi fotovoltaici

 

Rendimento impianto in STC* (25°C e irraggiamento di 1.000w/mq)
Potenza impianto (KW) Superficie occupata (mq) Rendimento impianto (%)
3 20 15%
3 25 12%
3 30 10%
6 40 15%
6 50 12%
6 60 10%
9 60 15%
9 75 12%
9 90 10%

*STC= Standard Test Conditions

 

Video: come funziona il simulatore PVGIS di rendimento impianto fotovoltaico

Ecco come funziona il tool per calcolare il rendimento in kwh/anno di un impianto fotovoltaico in totale autonomia. Utile video per capire come funziona il fotovoltaico e per pianificare l’investimento in maniera corretta (4 minuti e mezzo).

“Tecnologie energetiche pulite, fotovoltaico, fonti rinnovabili: queste le leve per uno sviluppo sostenibile e consapevole. Il giornalismo ambientale e le nuove tecnologie sono ottimi strumenti di condivisione per tracciare nuove strade”

Alessandro F. blogger fotovoltaicoAlessandro F.
blogger e micro-editore indipendente, specializzato in fonti rinnovabili, fotovoltaico, risparmio energetico, ambiente

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Un commento

  1. Fotovoltaiconorditalia il 26 novembre 2013 ore 09:01

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