QUANTA ENERGIA PRODUCE UN PANNELLO FOTOVOLTAICO?

Stimare in maniera precisa quanto produce un pannello fotovoltaico è essenziale non solo nella costruzione degli impianti ma assume un ruolo centrale anche nel dibattito sull'efficienza delle energie rinnovabili e sulla transizione verso un futuro più sostenibile. 

La capacità di un pannello fotovoltaico di convertire l'energia solare in energia elettrica rappresenta un elemento chiave nella valutazione della sua efficacia e del suo impatto ambientale ed economico. Tale produzione, tuttavia, è soggetta a una serie di variabili, che vanno dalle caratteristiche tecniche del pannello stesso, come la potenza nominale e il tipo di tecnologia impiegata, fino alle condizioni esterne, quali l'irraggiamento solare, l'orientamento e l'inclinazione del pannello, nonché le condizioni atmosferiche e la temperatura

Che cosa è il rendimento dei pannelli fotovoltaici

Il rendimento di un pannello fotovoltaico rappresenta la capacità di quest'ultimo di convertire l'energia solare in energia elettrica utilizzabile. Espresso in percentuale, il rendimento indica quale frazione dell'energia solare incidente sulla superficie del pannello viene effettivamente trasformata in energia elettrica. La resa dei pannelli fotovoltaici è fondamentale per valutarne l'efficienza e, di conseguenza, la sua produttività energetica. 

Calcolare la produzione di un pannello fotovoltaico

Sapere quanto produce un pannello fotovoltaico è un’informazione essenziale per poter strutturare un impianto efficiente e che possa soddisfare le necessità di chi lo deve utilizzare. 

A livello indicativo, si può stimare che la maggior parte dei moduli di pannelli fotovoltaici in commercio oggi ha una potenza di 300-400 W, con un rendimento intorno a 500-650 kWh. A questo punto ci si potrebbe domandare quanti pannelli fotovoltaici servono per creare, ad esempio, un impianto 4 kW. Per farlo si può applicare la formula che segue:

Numero di pannelli= Potenza desiderata (kW)∶ Potenza di ciascun pannello (kWp)

Ad esempio, se i pannelli solari che stai considerando hanno una potenza di 300 watt-pico (0,3 kWp) ciascuno, la formula sarebbe:

Numero di pannelli= 4 kW∶ 0,3 kWp/pannello ≈ 13,33 pannelli

Poiché il numero di pannelli deve essere intero, avresti bisogno di almeno 14 pannelli da 300 watt-picco ciascuno per ottenere una produzione totale di 4 kW.

Da cosa dipende il rendimento fotovoltaico: i fattori esterni

Il rendimento di un pannello fotovoltaico è influenzato da diversi fattori chiave che determinano la sua capacità di convertire l'energia solare in energia elettrica: 

• tipologia di pannello, la tecnologia impiegata nella costruzione dei pannelli fotovoltaici gioca un ruolo cruciale nel determinarne l'efficienza. Esistono pannelli ad elevata efficienza, come quelli in silicio monocristallino, che possono produrre fino a 450 watt picco (Wp) in condizioni ottimali. Questi moduli, grazie alla qualità elevata del materiale semiconduttore utilizzato, sono in grado di offrire prestazioni superiori, soprattutto in termini di rendimento energetico per unità di superficie; 
• orientamento, idealmente, i pannelli dovrebbero essere orientati verso sud (nell'emisfero nord) e inclinati in modo da massimizzare l'esposizione al sole durante le ore di picco. Un orientamento e un'inclinazione non ottimali possono ridurre significativamente l'efficienza dell'impianto; 
• latitudine di installazione, la localizzazione geografica dell'impianto influisce notevolmente sul rendimento dei pannelli fotovoltaici. Fattori come l'intensità dell'irraggiamento solare, che varia in base alla latitudine e alle specifiche condizioni climatiche della regione, determinano la quantità di energia che può essere prodotta. Aree con maggiore esposizione alla luce solare direttamente incidono positivamente sul rendimento energetico dell'impianto; 
• oscillazioni stagionali, le variazioni stagionali influenzano il rendimento dei pannelli fotovoltaici a causa della diversa intensità e angolazione dei raggi solari nel corso dell'anno. Durante i mesi invernali, quando il sole è più basso sull'orizzonte e le giornate sono più corte, la produzione di energia tende a diminuire. Viceversa, in estate, con il sole più alto e giornate più lunghe, si registra un aumento della produzione energetica.

Per massimizzare il rendimento di un impianto fotovoltaico, è quindi essenziale una progettazione accurata che tenga conto di tutti questi fattori. L'ottimizzazione dell'orientamento e dell'inclinazione dei pannelli, la scelta della tecnologia più adatta in base alla dislocazione geografica e l'adattamento alle variazioni stagionali sono strategie fondamentali per garantire l'efficienza energetica e il successo dell'investimento nel fotovoltaico.

Da cosa dipende il rendimento fotovoltaico: i fattori interni 

Oltre ai fattori esterni è essenziale valutare anche quelli interni, legati quindi al prodotto, che possono determinare un aumento o meno del rendimento fotovoltaico. Tra questi, le perdite di sistema svolgono un ruolo di primo piano, essendo influenzate da diversi aspetti quali la qualità dei componenti, le condizioni operative e l'anzianità dell'impianto stesso.

Le perdite legate all'utilizzo dell'inverter rappresentano circa l'8% dell'energia prodotta dai pannelli, a causa della conversione dell'energia da corrente continua a corrente alternata. A queste si aggiungono le perdite dovute ai componenti elettrici, stimate intorno al 2%, e quelle derivanti dal collegamento in serie di più pannelli, il cosiddetto "mismatching", che possono ridurre l'energia nominale prodotta di circa il 3%.

Un altro aspetto cruciale è il calo della produzione dovuto all'invecchiamento dei moduli fotovoltaici, generalmente stimato in circa lo 0,75% annuo. I produttori, considerando questo tasso di degrado, offrono garanzie che assicurano una produzione minima dell'impianto nel corso del tempo, solitamente per periodi di 10, 20 o 25 anni, distinguendo tra garanzie di produzione e garanzie sui difetti di fabbricazione.

Questi fattori "di prodotto" sono essenziali per calcolare con precisione la produzione attesa di un impianto fotovoltaico e per valutare l'investimento in termini di ritorno economico e di sostenibilità ambientale. La comprensione di tali dinamiche permette agli utenti di effettuare scelte informate e di ottimizzare la gestione e la manutenzione dell'impianto nel lungo periodo.