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Principi base di Ingegneria di Sistema
La Potenza di Picco di un impianto fotovoltaico si esprime in kWp (chilowatt di picco), cioè la potenza teorica massima che esso può produrre nelle condizioni standard di insolazione e temperatura dei moduli: 1000 W/m2 e 25°C.
Progettare un impianto solare fotovoltaico significa risolvere un problema di ottimizzazione vincolata. I vincoli da tenere in considerazione sono molteplici, tra i quali la corretta esposizione all'irraggiamento solare dei moduli fotovoltaici, che rappresenta un fattore chiave ai fini delle prestazioni dell'impianto. La decisione in merito alla fattibilità tecnica si basa sull'esistenza nel sito d'installazione dei seguenti requisiti (vincoli), che dovranno essere verificati dal progettista/installatore in sede di sopralluogo:
- disponibilità dello spazio necessario per installare i moduli. Per pannelli in tecnologia Cristallina (con efficienze di conversione energetica comprese approssimativamente nel seguente intervallo: 14-20%) occorre uno spazio netto di circa 7-8 m2 per ogni kWp di potenza installata, se i moduli sono installati in maniera complanare alle superfici di pertinenza degli edifici; occorre uno spazio maggiore se l'impianto è installato in più file successive su strutture inclinate collocate su superfici piane. Per pannelli in tecnologia a Film Sottile (con efficienze di conversione energetica comprese approssimativamente nel seguente intervallo: 6-10%) occorre uno spazio netto di circa il 40-50% in più, per ogni kWp di potenza installata, rispetto al caso precedente;
- corretta esposizione ed inclinazione dei moduli. In Italia le condizioni ottimali sono: un'esposizione SUD (accettata anche SUD-EST, SUD-OVEST, con limitata perdita di produzione energetica); inclinazione 30-35 gradi.
- assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento. L'analisi del Micrositing Globale e Locale è un aspetto cruciale nella progettazione di impianti solari fotovoltaici, che troppo spesso viene superficialmente sottovalutata con conseguenti drastiche perdite della producibilità attesa di energia da parte dell'impianto stesso. Il micrositing globale rappresenta la mappatura delle caratteristiche meteo-clinometriche riferite al sito dove verrà installato l'impianto, infatti la presenza di ostacoli relativamente alti rispetto all'orizzonte possono portare in copertura l'impianto per un numero di ore non trascurabile. Osservando la zona circostante l'impianto (micrositing locale), occorre valutare attentamente il campo di ombreggiamento generato da ostacoli quali edifici, alberi, torrini, comignoli, antenne, etc.
La producibilità elettrica media annua di un impianto fotovoltaico può essere valutata attraverso un calcolo che tiene conto:
- della radiazione solare annuale del sito, che è possibile determinare attraverso opportune banche dati, quali UNI 10349, ENEA 94-99, Atlante Solare Europeo;
- di un fattore di correzione calcolato sulla base dell'orientamento, dell'angolo di inclinazione dei moduli fotovoltaici e di eventuali ombre;
- delle prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaici; dell'inverter e degli altri componenti dell'impianto;
- delle condizioni ambientali di riferimento del sito nelle quali devono operare i moduli fotovoltaici (in montagna, ambienti innevati, ambienti caldi, etc.).
Le due mappe che seguono (Fonte: European commission - Joint Research Center) mostrano rispettivamente sul territorio italiano, la radiazione solare globale annua (kWh/m2) misurata sul piano orizzontale e l'energia elettrica (kWh) annua prodotta da un impianto solare fotovoltaico di potenza nominale 1 kWp con inclinazione ottimale dei moduli.
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Ingegneria di Sistema
