Come calcolare l’energia prodotta da un impianto fotovoltaico

L’energia prodotta da un impianto fotovoltaico può essere calcolata con metodi accurati di simulazione e dipende: dalla località e quindi dalla radiazione solare disponibile; dalla tipologia dei pannelli fotovoltaici; dalla collocazione del pannello, con valutazione di possibili ombreggiamenti; dall’orientamento (azimuth) e dall’inclinazione (tilt) del pannello.

In questo articolo, estratto dal volume Progettazione degli impianti di climatizzazione di Livio de Santoli e Francesco Mancini, edito da Maggioli Editore, spieghiamo nel dettaglio come calcolare la produzione di energia elettrica totale annua di un impianto fotovoltaico.

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Come calcolare l’inclinazione ottimale

L’orientamento ottimale della superficie del pannello risulta quello con esposizione a 0° sud. Per quanto riguarda invece l’angolo di inclinazione (indicato con β in Figura 1), è necessario considerare che la maggiore produzione di energia elettrica si ha per incidenza normale della radiazione solare; pertanto, si tenderà ad inclinazioni maggiori (intorno a 60°) se si vuole privilegiare la produzione nel periodo invernale e ad inclinazioni minori (intorno a 20°) se si vuole privilegiare la produzione nel periodo estivo; diversamente, se si vuole massimizzare la produzione annuale si può utilizzare la relazione sotto riportata che fornisce l’inclinazione β ottimale in funzione della latitudine (lat).

Quanto sopra affermato si riferisce ad una situazione di libera installazione (impianti a terra, su tetto piano, ecc.), in assenza di vincoli architettonici o di altro tipo. In altri casi (tetti a falda, tetti a dente di sega o comunque situazioni preesistenti), potrebbe non essere possibile installare i moduli nella posizione ottimale; tuttavia, anche in questi casi, posizionamenti con orientamenti a sudest, a sud-ovest, a est o ad ovest e con inclinazioni tra 0° e 60° consentono ancora di ottenere una buona produzione di energia elettrica (70%-80% del valore ottimale).

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Come calcolare l’energia elettrica totale annua

Per calcoli di prima approssimazione riguardanti la produzione di energia elettrica totale annua (E), si possono usare l’equazione di eseguito riportata e la Tabella 1, valida per una collocazione ottimale.

dove P è la potenza nominale [kW] e h_eq sono le ore equivalenti, ossia il numero di ore annue durante le quali un impianto, ipoteticamente, genera elettricità alla potenza nominale e sono pari al rapporto tra la produzione lorda generata in un anno e la potenza nominale.

Si è detto che la produzione annua di un impianto fotovoltaico dipende dall’orientamento e dall’inclinazione; a titolo esemplificativo, la Tabella 2 riporta le ore equivalenti di produzione, al variare dell’orientamento e dell’inclinazione, per un impianto fotovoltaico collocato in una località con latitudine 42° nord (Roma); tabelle analoghe possono essere costruite per altre località, con latitudini diverse.

Infine, è utile sottolineare che quanto fin qui esposto si riferisce alla produzione totale annua e che, al variare delle condizioni di insolazione, la produzione giornaliera varia sensibilmente da un mese all’altro, risultando necessariamente più alta in un giorno d’estate e più bassa in un giorno d’inverno. A titolo esemplificativo, la Figura 2 riporta l’andamento della produzione media giornaliera nei giorni medi di ogni mese, per diverse inclinazioni dei pannelli e per un impianto fotovoltaico collocato in una località con latitudine 42° nord (Roma).

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Foto:iStock.com/lechatnoir