Come calcolare la produzione elettrica dei pannelli solari?
La produzione di una cella fotovoltaica dipende ovviamente dal sole. Pertanto è impossibile dire in anticipo quanta elettricità produrrà un pannello solare: la produzione sarà diversa a seconda del luogo in cui lo installerete e persino in base alla posizione che gli darete.
L'obiettivo di questo articolo è aiutarvi a valutare la produzione reale nel luogo in cui prevedete di installare i vostri pannelli solari.
Watt, watt di picco, wattora?
La potenza dei pannelli solari è espressa in watt di picco: un pannello da 1kWp produce una potenza di 1kW in condizioni standard, l'energia prodotta è quindi di 1kWh all'ora in queste stesse condizioni. Ma attenzione, ciò è vero solo in laboratorio, per un'installazione reale, non c'è un legame diretto tra watt di picco, watt e wattora!
L'energia prodotta in condizioni reali sarà generalmente nettamente inferiore a quella che sarebbe stata prodotta in condizioni standard. Dipenderà essenzialmente da 3 fattori:
- l'irraggiamento globale giornaliero, cioè l'insolazione
- la posizione dei pannelli solari (orientamento e inclinazione)
- la temperatura
Esistono due modi per calcolare la produzione:
- È possibile utilizzare un software di simulazione dell'insolazione, ad esempio quello che l'Unione Europea propone gratuitamente per calcolare il potenziale solare ovunque in Europa o in Africa
- Se non trovate uno strumento che corrisponda alle vostre esigenze o se desiderate verificare voi stessi i risultati forniti da un software, dovete utilizzare il metodo seguente.
Prima fase: il sole
Per cominciare, dovete cercare quale sia, nella vostra regione, la quantità di energia ricevuta ogni giorno dal sole. Questa quantità è chiamata irradiazione giornaliera o irraggiamento globale giornaliero o irraggiamento solare integrato, si esprime in wattora per metro quadrato al giorno (Wh/m²/g) per una data inclinazione.
Questo dato può essere ottenuto dai servizi meteorologici o da professionisti (ad esempio il vostro fornitore di pannelli solari).
L'insolazione varia ovviamente in funzione della stagione, quindi è spesso fornita in media mensile. Nella pratica è soprattutto il valore del mese peggiore (in inverno nelle zone temperate, durante la stagione delle piogge nelle zone equatoriali e tropicali) che ci interesserà poiché l'obiettivo è progettare un'installazione solare capace di coprire i bisogni energetici durante tutto l'anno: chi può il più può il meno, il dimensionamento sarà generalmente basato sul mese peggiore.
Il valore del mese migliore può anche essere interessante per avere un'idea della produzione massima dell'installazione.
Il valore fornito dipende anche dall'angolo sotto il quale è stata effettuata la misurazione. In generale, la misurazione viene effettuata in orizzontale. Se desideri ottenere l'irradiazione secondo un altro angolo, ti basta dividere il valore in orizzontale per il coseno dell'angolo che ti interessa.
Perdite legate all'orientamento dei pannelli
L'angolo formato dai raggi del sole e il pannello solare è chiamato angolo di incidenza (indicato con α). La produzione è massima se i raggi del sole raggiungono la superficie del pannello perpendicolarmente a mezzogiorno (ora solare).
In generale, si cerca di ottimizzare la produzione durante il mese di minore insolazione: è quindi necessario che i raggi del sole siano perpendicolari al pannello durante questo mese.
Per saperne di più su questo argomento, vedi l'articolo: Trovare l'orientamento e l'inclinazione ottimale per un pannello solare
Perdite legate alla temperatura
La potenza di picco è data per una temperatura di 25°C. Se la temperatura reale è molto superiore a questo valore, bisognerà tenerne conto. Le perdite saranno quindi dello 0,4% per grado per una cella mono o policristallina (le più comuni) e dello 0,3% per grado per le altre tecnologie.
Attenzione: si tratta della temperatura del pannello solare e non della temperatura ambiente. La temperatura del pannello è superiore alla temperatura dell'aria (ad esempio di 10°C).
Per concludere
L'energia che sarà fornita per 1kWc installato è circa:
Irraggiamento globale giornaliero x sin(α) x (1 - (temperatura - 25) x 0,004)