Rendimento fotovoltaico

Fattori esterni che determinano il rendimento

I fattori che determinano il rendimento di un pannello fotovoltaico sono essenzialmente di due tipi, vale a dire quelli esterni e quelli interni. Esaminando quelli esterni, il primo fra tutti è costituito dall'inclinazione, comunemente chiamata Tilt. Quest'ultima non è altro che l'angolo di inclinazione migliore rispetto al terreno ed al tempo stesso l'angolatura che consente di captare nel migliore dei modi l'irraggiamento solare. Nel nostro paese, l'inclinazione ottimale va dai 30 ai 35 gradi. Il secondo fattore esterno del rendimento di un pannello fotovoltaico è l'orientamento ottimale, il quale è chiamato anche Azimuth. Di regola è verso sud, ma può essere benissimo stabilito anche in direzione sud est o sud ovest. Qualora il pannello in questione venga invece rivolto ad est oppure ad ovest, ci sarebbe una perdita di rendimento pari a circa il 18 per cento. Se addirittura venisse rivolto a nord, tale perdita ammonterebbe a ben il 50 per cento. Il terzo fattore esterno è dato dalla temperatura. Quella ideale sarebbe intorno ai 25 gradi, per fars sì che il pannello fotovoltaico abbia le condizioni migliori per poter produrre energia. Va evidenziato in quest'ambito un indicatore per effettuare il confronto fra prodotti diversi. Si tratta del coefficiente di temperatura, in grado di indicarci quanto possa diminuire il rendimento quando aumenta la temperatura dell'ambiente esterno. Il rendimento di un pannello fotovoltaico può essere messo a dura prova dalla presenza di polvere e sporcizia varia che ostacolano senza dubbio il pieno irraggiamento delle celle fotovoltaiche. Anche il transito di zone d'ombra in alcune ore della giornata può creare problemi in fatto di rendimento.

Fattori interni che determinano il rendimento

Come già si accennava prima, ci sono anche i fattori interni a determinare il rendimento di un pannello fotovoltaico. In primo luogo si possono verificare perdite dell'inverter che abbassano almeno dell'otto per cento il rendimento. Le perdite elettriche invece, determinano una perdita del solo due per cento del rendimento. Non meno importanti sono le perdite dovute all'invecchiamento dell'impianto e relativi componenti. Queste ultime determinano un progressivo calo delle prestazioni con stima pari allo 0,75 per cento all'anno. Le garanzie dei produttori variano da un minimo di 10 anni sino ad un massimo di 25.

L'importanza del rendimento di un pannello fotovoltaico

Premesso che la fase di installazione di un pannello fotovoltaico rappresenta un investimento a vantaggio dell'ambiente e quindi anche economico, individuare il rendimento effettivo consente di avere un'idea di massima sul ritorno economico. L'installazione quindi, deve essere fatta al massimo dell'efficienza e dell'efficacia. In questo modo, sarà possibile produrre tutta l'energia indispensabile ad ammortizzare i costi sostenuti per l'acquisto e dell'installazione, nel più breve tempo possibile. Il pannello fotovoltaico, durante tutto il periodo di attività, deve essere assolutamente in condizione di generare la corrente elettrica in modo stabile e sicuro, garantendo al tempo stesso delle prestazioni sempre al massimo livello. Prima di prendere la decisione di acquistare un pannello fotovoltaico, è sempre opportuno informarsi in maniera approfondita sulla potenza DC che quest'ultimo è in grado di produrre, evitando così di incorrere in qualsiasi tipo di errore. La potenza massima DC ha la funzione di misurare la quantità di energia che il pannello riuscirebbe a produrre ad una temperatura ideale di 25 gradi, con livello di incidenza pari a mille watt per metro quadrato. Inoltre, l'efficienza di un singolo pannello fotovoltaico, varia anche in base al calore, che alla lunga può condurre all'usura del silicio ed una conseguente riduzione delle prestazioni in generale. Anche il rendimento dei materiali impiegati, l'angolazione dei raggi solari e la composizione dello spettro di luce influenzano notevolmente sulla resa di un pannello. Per concludere, il rendimento di un pannello fotovoltaico, esprime indubbiamente il rapporto percentuale fra l'energia oggetto di trasformazioni e l'energia totale che influisce sulla superficie del pannello.

Domande frequenti

Qual è l'inclinazione e l'orientamento ideali per i pannelli fotovoltaici in Italia?

Per massimizzare la produzione energetica nel nostro territorio, l'inclinazione ottimale (tilt) dei pannelli dovrebbe essere compresa tra i 30 e i 35 gradi rispetto al piano orizzontale. Questo angolo permette di catturare l'irraggiamento solare nel modo più efficiente possibile. Per quanto riguarda l'orientamento (azimuth), la direzione preferenziale è il Sud. Tuttavia, orientamenti alternativi come Sud-Est o Sud-Ovest sono comunque validi. È importante evitare l'esposizione a Est/Ovest, che comporta una perdita di rendimento stimabile nell'ordine del 18%, e soprattutto il Nord, che può far crollare l'efficienza fino al 50%.
Come influisce la temperatura sulle prestazioni dei pannelli fotovoltaici?

La temperatura gioca un ruolo cruciale: il rendimento ideale si ottiene quando il pannello opera attorno ai 25 gradi Celsius. Al di sopra di questa soglia, le prestazioni iniziano a degradare. Per valutare questo fenomeno, bisogna fare riferimento al 'coefficiente di temperatura', un parametro tecnico che indica di quanto cala l'efficienza per ogni grado di aumento termico ambientale. Il calore eccessivo, infatti, può causare usura del silicio e ridurre la capacità complessiva del pannello di generare energia, rendendo necessario considerare questo fattore specialmente nelle regioni dal clima molto caldo.
Quanto si riduce il rendimento di un impianto fotovoltaico a causa dell'invecchiamento?

L'invecchiamento naturale dei componenti è uno dei principali fattori interni che incidono negativamente sul rendimento nel lungo termine. Si stima un calo progressivo delle prestazioni pari allo 0,75% annuo. A questo si aggiungono le perdite intrinseche degli altri elementi: l'inverter introduce generalmente una perdita di efficienza dell'8%, mentre le perdite elettriche nei cavi e nei collegamenti ammontano circa al 2%. I produttori offrono garanzie che variano dai 10 ai 25 anni, coprendo parzialmente questi cali prestazionali previsti nel ciclo di vita dell'impianto.
Cosa sono la potenza DC e l'efficienza di un pannello?

La potenza DC (corrente continua) indica la quantità massima di energia che un pannello è in grado di produrre in condizioni standard di test, ovvero a una temperatura di 25°C e con un'incidenza solare di 1000 Watt per metro quadro. L'efficienza, invece, esprime il rapporto percentuale tra l'energia elettrica effettivamente prodotta e l'energia solare totale che colpisce la superficie del pannello. Questi valori sono fondamentali per confrontare diversi modelli e prevedere il ritorno economico dell'investimento, tenendo conto anche di variabili come lo spettro di luce e l'angolo di incidenza dei raggi solari.
Polvere, ombre e sporco compromettono seriamente il funzionamento del fotovoltaico?

Sì, la pulizia e l'assenza di ostruzioni sono vitali per mantenere alte prestazioni. La polvere, lo sporco e gli escrementi animali formano uno strato che ostacola il passaggio della luce, riducendo drasticamente l'irraggiamento sulle celle fotovoltaiche. Inoltre, la formazione di ombre parziali, anche temporanee (come quelle create da alberi o camini), può creare punti critici che non solo abbassano la produzione locale, ma possono danneggiare l'intero stringa di pannelli se non protetti da dispositivi specifici. Una manutenzione regolare è essenziale per evitare queste perdite di efficienza.