La scelta dell'impianto fotovoltaico, l'energia che riesce a produrre durante il corso dell'anno, dipende dallo spazio in cui dovrà essere installato. Di questo, bisogna considerare l'esposizione al Sole, la latitudine, l'orientamento e l'inclinazione del tetto. 

 

Esposizione al Sole

Quali sono le condizioni di installazione migliori per un impianto fotovoltaico?

 

Come posso valutare quanto è adatto lo spazio che ho a mia disposizione?

 

Se hai pensato di installare un impianto fotovoltaico probabilmente sarai partito proprio da queste domande. Ti sarai chiesto se il tuo tetto si presti a realizzare un impianto e, in questo caso, quali vantaggi in termini di energia, potresti ottenere.

 

 

 

Da cosa si capisce se il tetto che hai a disposizione è un tetto adatto per montare un impianto fotovoltaico?

 

 

Un impianto fotovoltaico funziona grazie alla luce che dal Sole raggiunge i pannelli. Quindi, il primo requisito per realizzare un impianto fotovoltaico è avere a disposizione uno spazio che riceve la luce del Sole durante tutto il corso della giornata, e durante tutto il corso dell'anno. 

 

 

Come ci insegna la natura, per sfruttare al massimo tutta la luce proveniente dal Sole, bisognerebbe fare come i girasoli, che seguono il Sole durante il suo percorso sulla curva del cielo. Il girasole cerca stabilmente la migliore inclinazione e il miglior orientamento per poter ricevere la luce direttamente sopra i suoi petali. Dall'alba al tramonto questo è il suo compito, ed è il modo migliore per captare, e trasformare, l'energia per la sua crescita.

 

Sfortunatamente, la tecnica non riesce ad imitare con altrettanta efficacia ciò che la Natura compie con grazia. Il risultato è che nel settore tecnologico del fotovoltaico si è provato a realizzare degli inseguitori meccanici, capaci di cambiare orientamento e inclinazione dei pannelli in modo da captare la maggior quantità di luce solare possibile, ma a costo di grosse complicazioni tecniche e a costi non giustificabili per un impianto ad uso domestico. 

 

E allora?

 

Allora bisogna cercare un compromesso, capace di garantirci una soluzione soddisfacente nonostante il limite dell'immobilità dei pannelli fotovoltaici. Infatti, una volta installati i pannelli, fissiamo una volta per tutte sia l'orientamento che l'inclinazione con cui questi riceveranno la luce solare durante tutto il corso della vita dell'impianto. Questo significa ricevere la luce in maniera più efficace durante alcune ore della giornata ed in maniera meno efficace nelle restanti. 

 

Prima ancora dell'orientamento e dell'inclinazione del tetto, un fattore che influisce in maniera significativa sulla produzione di energia grazie al fotovoltaico è la latitudine del sito dove l'impianto viene installato. Vediamo come.

 

  

#1 LATITUDINE DEL SITO. IL VANTAGGIO DI STARE AL SUD

 

 

irradiazione solare inclinazione ottimaleAnche se non rientra tra i vantaggi che comunemente vengono considerati, stare al Sud è un bel vantaggio, almeno dal punto di vista dell'energia che è possibile produrre grazie al Sole durante tutto il corso dell'anno.

 

Tanto per avere un'idea, ogni metro quadro di superficie esposta al Sole a Palermo riceve 2.060 kWh (chilowattora) di energia solare in un anno, contro i 1.640 kWh di Milano (fonte PVGIS PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM), cioè il 20,3% di energia in più!

 

 

Per avere un'idea di quanta energia si tratta, considera che una famiglia italiana di 4 persone con consumi di energia elettrica medio alti, utilizza fino a 4.200 chilowattora ogni anno.

 

Di tutta l'energia che riceviamo dal Sole solo una parte sarà convertita in energia elettrica dall'impianto fotovoltaico. Infatti, i pannelli non riescono a trasformare tutta l'energia luminosa messa a disposizione dal Sole, in energia elettrica. C'è sempre una parte di energia che si perde nel processo di trasformazione.

 

Attualmente, questa capacità di conversione, il rendimento, dei pannelli fotovoltaici si aggira poco al di sotto del 20%. Questo significa che di tutti i chilowattora di energia che ci mette a disposizione il Sole poco meno del 20% vengono convertiti in energia elettrica.

 

Mentre la latitudine è un fattore su cui non possiamo intervenire (non possiamo spostare la casa da un luogo all'altro), di solito su inclinazione e orientamento abbiamo qualche chance in più d'azione, considerando che spesso il tetto di una casa presenta falde e inclinazioni differenti. Sta al progettista capire quale sia quella più adatta.

 

 

 

 #2 ORIENTAMENTO DEI PANNELLI. IL VANTAGGIO DI GUARDARE A SUD

 

 

In una giornata di cielo sereno, al sorgere del Sole, la luce proviene dall'est, inclinata quasi orizzontalmente rispetto al tetto, ed è al minimo della sua intensità. Con il trascorrere delle ore l'intensità della luce aumenta, così come l'inclinazione dei raggi, che tendono a colpire sempre più verticalmente il tetto. Questo accade mentre il Sole si sposta lungo la curva del cielo percorrendo un arco che dall'Est si rivolge verso il Sud, raggiungendo il punto più alto sulla volta del cielo proprio a mezzogiorno.

 

In corrispondenza del Sud, del Mezzogiorno, l'energia luminosa raggiunge il suo massimo di intensità, per poi diminuire man mano che il Sole va verso il tramonto spostandosi ad Ovest.

 

Se voglio raccogliere il maggior quantitativo di energia possibile devo rivolgere il mio impianto a Sud, dato che questa è la direzione in cui si riceve il massimo dell'insolazione, durante il giorno e durante tutto il corso dell'anno.

 

Per ottenere il miglior risultato possibile devo anche soddisfare un'altra condizione, scegliere la giusta inclinazione. 

 

percorso del sole nel cielo

 

 

 

#3 INCLINAZIONE DEI PANNELLI. NON SEMPRE SI PUÒ SCEGLIERE.

 

 

Mentre il Sole percorre la sua curva nel cielo, ogni giorno diversa durante tutto il corso dell'anno, la luce arriva sui pannelli fotovoltaici con una inclinazione diversa a seconda dell'ora del giorno. Abbiamo detto che al sorgere del sole i raggi sono quasi orizzontali, a mezzogiorno i raggi hanno l'inclinazione massima rispetto al piano orizzontale. L'inclinazione a mezzogiorno varia durante tutto il corso dell'anno, in particolare, al solstizio d'inverno i raggi hanno la minima inclinazione possibile, al solstizio d'estate quella massima. 

 

Per scegliere l'inclinazione dei pannelli, occorre considerare che questi migliorano il loro rendimento (cioè la capacità di convertire l'energia luminosa in energia elettrica) quanto più la luce incidente su di essi è verticale rispetto alla loro superficie.

 

 

Per questo motivo si posizionano i pannelli leggermente inclinati rispetto al piano orizzontale, per poter ricevere la luce del sole in maniera più efficace per il loro funzionamento.

 

Ogni orientamento rispetto ai punti cardinali ha la sua inclinazione ottimale, cioè quella che durante tutto il corso dell'anno consente di raggiungere un massimo di produzione di energia elettrica.

 

Per avere un'idea delle differenze che si riscontrano nella pratica, guardiamo come cambia la capacità di produzione di un impianto fotovoltaico scegliendo l'orientamento a Sud, a Nord, ad Est e ad Ovest, e per ognuno di questi l'inclinazione ottimale (confronta PVGIS).

 

 

Latitudine/Longitudine: 38.268, 15.481
Silicio cristallino, Potenza installata 3,96 kWp
Perdite di sistema 14%
Esposizione Inclinazione ottimale Producibilità annua [kWh] Irraggiamento sul piano annuale [kWh/mq]
Sud 30° 6070 1960
Est 3°  5560 1810
Ovest 27° 5240 1720
Nord 5530 1810

 

 

 

Tutto sommato la produzione di energia elettrica che riusciamo a ricavare con i vari orientamenti non è tanto differente se manteniamo l'inclinazione ottimale. In realtà, la maggior parte delle volte non è possibile scegliere l'inclinazione ottimale, ma siamo costretti ad utilizzare quella stabilita dalla struttura del nostro tetto. L'inclinazione dei tetti a falda è quella che è, e non si può modificare.

 

Quanto pesi questa differenza in termini di produzione di energia dipende da caso a caso, anche se comunque il grosso della produzione rimane lo stesso. La differenza dei chilowattora prodotti con una inclinazione diversa da quella ottimale sarà poco più di una decina di punti percentuali (qualche centinaio di chilowattora ogni anno nel nostro caso), non tanti quindi da scoraggiarci nella realizzazione del nostro impianto, anche se non avessimo l'esposizione a Sud e l'inclinazione ottimale.

Inclinazione pannelli  fotovoltaici

 

Diversa è la situazione nel caso di una installazione a terra o su terrazzo. Dato che dovremo costruire la struttura di sostegno,  potremo scegliere opportunamente la sua inclinazione, che in questo caso sarà quella ottimale.

 

Una cosa cui bisogna fare attenzione nel caso di installazione a terra o su terrazzo, è che le file di pannelli non si facciano ombra a vicenda. Infatti, gli ombreggiamenti comportano una diminuzione della produzione dovuta al malfunzionamento dei pannelli. 

 

Per evitare questa eventualità, si sceglie l'inclinazione dei pannelli e si fa attenzione a rispettare la giusta distanza tra loro.

 

 

Conclusioni 

 

I dati per compiere la prima scelta riguardante il nostro impianto sono a nostra disposizione: latitudine, orientamento ed inclinazione. Questi fattori non possono essere modificati più di tanto. Abbiamo capito che per migliorare la produzione di energia, conviene installare i pannelli orientandoli a Sud, e con inclinazione ottimale.

 

Se vogliamo raggiungere un ben determinato quantitativo di energia prodotta ogni anno, abbiamo anche altri fattori su cui giocare, come ad esempio la superficie dei pannelli, o la loro potenza nominale. Giocando su questi aspetti possiamo ottimizzare il nostro impianto e raggiungere il risultato che ci interessa anche se le condizioni di installazione non dovessero essere le più favorevoli.