Tra le ragioni per cui un privato cittadino o un’azienda decide di puntare sui pannelli fotovoltaici c’è la volontà di ottenere un risparmio economico: per farlo è necessario sfruttare l’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici.
In linea generica, quando si parla di efficienza di un sistema si intende la sua capacità di ottenere un certo risultato utilizzando meno energia rispetto ad altri riducendo gli sprechi, i costi d’esercizio e aumentarne il rendimento.
Una caratteristica che non va confusa con la qualità dei pannelli, che non ha niente a che vedere con lo spazio al metro quadro necessario a creare un certo quantitativo di corrente elettrica. Parlando in gergo tecnico, l’efficienza è il rapporto tra la potenza elettrica in uscita dai morsetti dei pannelli fotovoltaici e la potenza della radiazione solare che colpisce la superficie del modulo. Naturalmente l’efficienza di un impianto non è sempre uguale: ci sono vari fattori che possono influirvi come le tecnologie di realizzazione e le tipologie di pannello, oltre all’esposizione.
Avere dei pannelli fotovoltaici efficienti significa anche salvaguardare l’ambiente, attraverso la produzione di energia pulita e rinnovabile.
Quanto sono efficienti i pannelli solari?
Negli ultimi anni l’efficienza dei pannelli solari ha fatto grandi passi avanti, tanto che i modelli più funzionali possono raggiungere quasi il 23% di energia, portando la potenza di un pannello di dimensione standard ad aumentare da 250W a 370W.
A influire sull’efficienza energetica c’è il singolo rendimento della cella fotovoltaica, determinato a sua volta dalla tipologia e dal design, sia l’efficienza totale del pannello considerando fattori quali tipo, disposizione e dimensione della cella. Più un pannello si dimostra efficiente, più produrrà rispetto a un altro meno prestazionale e meno pannelli si dovranno installare.
Certamente efficienza significa, almeno nel primo periodo, più costi, che vanno però a tradursi nella soddisfazione di quelle che sono le esigenze del nucleo abitativo o dell’impresa che ha scelto di installarli. Bisogna poi considerare che, col passare del tempo, gli impianti fotovoltaici subiscono un lento degrado, producendo meno elettricità a partire dalla stessa quantità di luce solare. In media la vita produttiva dei pannelli solari è di 30 anni, con un degrado annuo di circa lo 0,5%.
Materiali e temperatura dei pannelli fotovoltaici
Ci sono tante varianti che possono intervenire sull’efficienza energetica dei pannelli solari.
I moduli fotovoltaici possono non essere tutti uguali, a partire dalla composizione, che determina a sua volta diverse efficienze di conversione. Più performante il silicio monocristallino, avendo un alto grado di purezza, anche se molto costoso. In media i pannelli in questo materiale occupano meno spazio degli altri e rendono meglio in caso di basse temperature. A livello di design presentano smussature ai bordi delle celle, l’orientamento isoverso dei cristalli e sono blu scuro/tendenti al nero.
Meno efficiente e meno costoso il silicio policristallino, il quale rappresenta un’opzione valida se la struttura su cui si intende posarlo è particolarmente estesa. Le celle fotovoltaiche sono di colore blu cangiante e rese riconoscibili da cristalli di silicio orientati in maniera casuale. Loro peculiarità il riuscire a captare meglio la luce solare lungo tutto l’arco della giornata.
C’è poi il film sottile, estremamente flessibile ma con un rendimento nettamente inferiore degli altri due, imputabile al procedimento con cui vengono fabbricati i pannelli perché costituiti da una superficie in vetro o in plastica su cui viene applicato uniformemente uno strato di spessore ridottissimo di silicio. Anche la temperatura gioca un ruolo importante nell’efficienza energetica degli impianti fotovoltaici: il rendimento diminuisce quando la temperatura esterna è troppo alta o troppo bassa.
Dovendo trovare un livello di termometro ideale, si parlerebbe di circa 25 gradi, anche se come sempre marche e modelli possono avere prestazioni diverse.
Esposizione e orientamento
Per poter performare al meglio i pannelli fotovoltaici dovranno inoltre essere posizionati e orientati in un certo modo sui tetti o lungo la facciata dell’abitazione o impresa.
Anche qui la decisione di come esporli può essere influenzata dal materiale, ma anche da come gira il sole nel contesto in cui si intende collocare l’impianto. Ad esempio, l’installazione fotovoltaico a Brescia, quindi in città, rispetto che in montagna può fare tutta la differenza del mondo, perché sono località che presentano dal punto di vista morfologico e di irraggiamento caratteristiche molto distanti tra loro.
L’orientamento ottimale dei pannelli, e di conseguenza una miglior efficienza energetica, dipende infatti dalla latitudine della casa o della struttura su cui si intende porli, oltre che dal periodo dell’anno in cui ci si trova. Siccome non è possibile cambiarlo in continuazione, si può pensare di installare i pannelli con varie angolazioni. Tendenzialmente l’orientamento ideale sarebbe a Sud, oppure Sud-Est o Sud-Ovest, anche se ogni casistica va presa a sé stante, e l’angolo d’inclinazione ideale intorno ai 30-35 gradi rispetto al terreno. Man mano che ci si avvicina all’equatore, questa si riduce in prossimità dello zero, mente se ci si allontana dovranno essere posizionati sempre più in linea verticale.
Nemici dell’efficienza energetica anche le ombre, che possono comportare maggiori perdite di potenza e quindi un minor rendimento che va a implicare tutto l’impianto.
Per prevenire la scomparsa di energia si dota la struttura di diodi di bypass, collegati in parallelo alle celle solari e capaci di fornire un percorso alla corrente in caso di ombreggiature, permettendo comunque alla stringa di celle collegate di generare energia, seppur a tensione ridotta.