Rendimenti dei pannelli fotovoltaici: ecco cosa c’è da sapere
L’energia è un bene fondamentale del quale non possiamo fare a meno.
La buona notizia è che esistono diverse tecnologie utili a contribuire nella produzione di energia rinnovabile.
I pannelli fotovoltaici sono tra i principali (e i miglior in termini di efficienza) nel trasformare l’energia solare in energia elettrica.
Scegliere di installare un impianto di questo tipo è quindi un valore prezioso su cui investire per ridurre la dipendenza della propria abitazione dalla rete elettrica nazionale con conseguente abbattimento dei costi delle bollette energetiche.
Prima di procedere con l’acquisto e l’installazione di un impianto fotovoltaico è doveroso effettuare alcune valutazioni, non solo di natura prettamente tecnica.
L’analisi del potenziale rendimento dei pannelli fotovoltaici è una delle più importanti anche perché risulta propedeutica alla progettazione dell’impianto stesso.
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- Indice articolo
- Cosa si intende per rendimento in un pannello fotovoltaico?
- Fattori che influenzano il rendimento dei pannelli fotovoltaici
- Rendimento vs. Resa: quali differenze?
- Calcolo del rendimento: come funziona?
- Rendita e ritorno sull’investimento
- Confronto tra diversi tipi di pannelli
- Conclusione sul rendimento dei pannelli fotovoltaici
Cosa si intende per rendimento in un pannello fotovoltaico?
Con il termine rendimento di un pannello fotovoltaico si intende la percentuale di energia solare che quel pannello è in grado di immagazzinare e trasformare in energia elettrica.
Questo perché non tutto l’irraggiamento che colpisce la superficie del pannello fotovoltaico si converte in energia elettrica.
Quando si parla di rendimenti è doveroso precisare se si tratta del rendimento di un pannello fotovoltaico o del rendimento di un pannello solare.
I pannelli solari, infatti, possono essere anche i collettori solari termici indicando un tipo di tecnologia e di energia prodotta differente.
Oltre che per una precisazione terminologica la distinzione sui termini utilizzati è fondamentale anche per poter confrontare diverse soluzioni.
In questo senso, anche se i concetti possono apparire simili, è doveroso distinguere tra efficienza e rendimento dei pannelli fotovoltaici.
L’efficienza fa riferimento alla capacità di un pannello fotovoltaico di convertire l’energia solare in energia elettrica utilizzabile.
È un valore che viene misurato in percentuale e indica la quantità di energia solare che viene trasformata in energia elettrica.
Il rendimento, invece, fa riferimento alla quantità complessiva di energia elettrica prodotta da un pannello fotovoltaico rispetto all’energia solare totale che incide su di esso nel corso del tempo.
Il rendimento, quindi, tiene conto non solo dell’efficienza, ma anche di altri fattori.
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Fattori che influenzano il rendimento dei pannelli fotovoltaici
Il rendimento dei pannelli fotovoltaici è quindi condizionato da diversi fattori.
I principali sono: i materiali con cui è costruito il pannello fotovoltaico, le caratteristiche dell’inverter, l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli fotovoltaici, la temperatura raggiunta, lo spettro di luce, la pulizia della superficie, la presenza di ombre e la longevità dei pannelli fotovoltaici.
Quando si parla di rendimento dei pannelli fotovoltaici lo si misura e calcola in condizioni standard che sono quelle di una temperatura di 25°C, una distribuzione spettrale di 1.5 e un irraggiamento di 1000W per ogni metro quadro di superficie.
Perché e come questi fattori incidono sul rendimento dei pannelli fotovoltaici? Sia nelle celle monocristalline che in quelle policristalline si stima un calo di efficienza di circa lo 0.4% per ogni grado centigrado, mentre il rendimento complessivo è del 16-18% per i moduli in silicio policristallino e del 19-21% per quelli in silicio monocristallino.
Per quel che riguarda l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli è doveroso ricordare come quella ottimale è tra i 30° e i 35° rispetto al terreno con un orientamento verso sud.
Qualsiasi differenza, anche minima, rispetto a questi incide sul rendimento dei pannelli.
Discorso simile per la temperatura che quella ottimale dovrebbe essere di circa 25°C.
In estate, soprattutto in alcune zone del nostro Paese, questa temperatura ottimale può essere facilmente superata (raggiungendo tranquillamente i 40°C e oltre) andando a ottenere una riduzione del rendimento significativo.
La pulizia della superficie (assenza di macchie, feci di volatili, sporcizia, foglie, eccetera) possono ridurre la quantità di irraggiamento ricevuto, determinando anche in questo caso una diminuzione del rendimento.
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Va anche considerata l’anzianità dei pannelli tenendo conto che si stima che per ogni anno di anzianità vi è una riduzione dell’1 delle prestazioni.
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Rendimento vs. Resa: quali differenze?
Per comprende e valutare correttamente il rendimento dei pannelli fotovoltaici è doveroso procedere con un ulteriore chiarimento terminologico.
È infatti necessario precisare la differenza tra resa di un pannello fotovoltaico, rendimento fv ed efficienza di un impianto fotovoltaico.
Resa pannello fotovoltaico
La resa di un pannello fotovoltaico indica la quantità di energia elettrica che un pannello può produrre in condizioni standardizzate di test.
Viene misurata in watt-peak (Wp), che rappresenta la potenza massima che un pannello può generare sotto l’irraggiamento solare standard di 1000 watt per metro quadrato, a una temperatura di 25°C.
I pannelli fotovoltaici hanno una resa che può variare da poche decine di watt-peak (per pannelli di piccole dimensioni) a diverse centinaia di watt-peak (per pannelli di grandi dimensioni ad alta efficienza).
Rendimento fotovoltaico
Il rendimento fotovoltaico è una misura dell’efficienza con cui un pannello fotovoltaico converte l’energia solare incidente in elettricità.
Si esprime come una percentuale e si calcola come il rapporto tra l’energia elettrica prodotta da un pannello e l’energia solare incidente su di esso.
Ad esempio, se un pannello ha un rendimento del 20%, significa che converte il 20% dell’energia solare che riceve in energia elettrica.
I pannelli fotovoltaici di buona qualità possono avere rendimenti che variano dal 15% al 25%, mentre quelli di ultima generazione possono superare il 25% di rendimento e le future innovazioni tecnologiche potrebbero garantire un rendimento maggiore.
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Efficienza impianto fotovoltaico
L’efficienza di un impianto fotovoltaico si riferisce alla quantità totale di energia elettrica prodotta dall’intero sistema rispetto all’energia solare totale che colpisce l’area dei pannelli fotovoltaici nel corso del tempo.
Questo include perdite dovute a varie ragioni, come ombreggiamenti, dispersioni nei cavi, conversioni DC-AC e così via.
Si calcola prendendo in considerazione le perdite del sistema e le variazioni di irraggiamento solare.
Si esprime come una percentuale.
L’efficienza di un impianto fotovoltaico può variare notevolmente a seconda di vari fattori, tra cui la progettazione del sistema, l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli, le condizioni ambientali e la qualità degli altri componenti del sistema.
In condizioni ottimali, un impianto ben progettato può avere un’efficienza superiore al 90%.
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Calcolo del rendimento: come funziona?
Per il calcolo del rendimento dei pannelli fotovoltaici e del rendimento dell’impianto fotovoltaico esistono diversi metodi e strumenti.
Per il calcolo del rendimento del pannello fotovoltaico si procede con un metodo standard che prevede il test dei pannelli in condizioni ideali di riferimento, ovvero 1000 W per metro quadro di irraggiamento e una temperatura di 25°C.
I risultati di questi test vengono utilizzati per determinare la potenza massima (Wp) che un pannello può generare.
La formula matematica di riferimento è:
Rendimento = (Potenza/Superficie/1000) x 100.
È possibile ricorrere anche a una misurazione del rendimento prevedendo la misurazione in condizioni reali.
Per effettuarla è necessario avere a disposizione strumenti di monitoraggio come l’inverter con apposita funzionalità, i sensori di temperatura, i sensori di irraggiamento e un software adeguato per l’analisi dei dati.
Per il calcolo del rendimento dell’impianto fotovoltaico bisogna procedere con la raccolta e l’analisi dei dati di produzione effettiva dell’impianto.
Questi vengono raccolti e registrati mediante un apposito sistema di monitoraggio andando poi a effettuare delle simulazioni del rendimento utilizzando appositi tool o le funzioni presenti nei software di progettazione degli impianti che, utilizzando modelli matematici, consentono di prevedere il rendimento sulla base dell’orientamento, dell’inclinazione, delle condizioni ambientali e degli altri fattori.
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Rendita e ritorno sull’investimento
Abbiamo anticipato come le valutazioni sul rendimento dei pannelli fotovoltaici e dell’intero impianto non sia fine a sé stessa ma destinata a comprendere come questi incida sulla rendita e il ritorno sull’investimento dell’impianto, il ROI (Return On Investment).
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Cerchiamo di fare chiarezza.
La rendita fa riferimento al guadagno (al netto quindi anche dell’energia utilizzata per alimentare l’impianto domestico) che si ottiene grazie alla produzione di energia elettrica.
Per il calcolo di questo profitto non si deve considerare solamente l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico ma anche gli eventuali incentivi ricevuti e il risparmio ottenuto in bolletta.
Il rendimento dell’impianto, ossia quanto bene converte l’energia solare in elettrica, influisce sulla rendita e sul ritorno sull’investimento (ROI).
Un impianto con un alto rendimento produce più energia nel tempo, aumentando i profitti e riducendo il tempo per ammortizzare l’investimento iniziale.
Inoltre, impianti ad alto rendimento offrono prestazioni migliori a lungo termine e sono meno influenzati dalle condizioni ambientali.
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Confronto tra diversi tipi di pannelli
In media il rendimento dei pannelli solari si attesta tra il 30% e il 60%; dati nettamente superiori al rendimento dei pannelli fotovoltaici che attualmente non supera il 25%.
Va però evitato un semplicistico e riduttivo confronto tra le due tecnologie che tenga conto solamente del confronto tra il rendimento.
Il maggior rendimento è sicuramente uno dei principali vantaggi dei pannelli solari termici insieme ai costi inferiori, alla maggiore semplicità di installazione e alle applicazioni (riscaldamento degli ambienti e produzione di acqua calda a uso sanitario).
Vanno però considerati anche gli svantaggi legati alla minore capacità di produrre energia elettrica rispetto ai pannelli fotovoltaici, una maggiore dipendenza dalle condizioni ambientali e una minore versatilità.
I pannelli fotovoltaici, invece, assicurano una maggiore applicazione, si rivelano ideali per la produzione di energia elettrica e hanno dalla loro anche l’essere oggetto di costante miglioramento tecnico e tecnologico che nei prossimi anni aumenterà ulteriormente i vantaggi.
Attualmente tra gli svantaggi bisogna considerare i costi iniziali più elevati, il rendimento inferiore rispetto ai pannelli solari termici e la dipendenza dall’orientamento, l’inclinazione e agli altri fattori.
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Conclusione sul rendimento dei pannelli fotovoltaici
Abbiamo compreso quanto sia essenziale il rendimento dei pannelli fotovoltaici per assicurarne l’efficacia sia in termini economici che finanziari.
Condurre analisi dettagliate è cruciale per fare investimenti consapevoli, ben informati, sostenibili e fruttuosi.
Trascurare il rendimento può portare alla scelta di impianti non adeguati o a un loro impiego non ottimale.
Tali problemi non sono imputabili alla tecnologia fotovoltaica in sé, ma piuttosto a un approccio superficiale o alla mancanza di una consulenza qualificata.
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