Gli impianti fotovoltaici non sono tutti uguali, hanno un rendimento variabile, ed in questo articolo vedremo quali sono gli elementi da tenere in considerazione per avere un quadro preciso sulla durata e le prestazioni di questi sistemi.

La caratteristica che rende unici gli impianti fotovoltaici è la capacità di convertire l’energia solare in energia elettrica, in modo pulito: installare un impianto fotovoltaico rappresenta un investimento in primo luogo ambientale, che va quindi a vantaggio della collettività e non soltanto del singolo individuo; poi c’è il discorso economico, visto che a fronte di una spesa iniziale non indifferente (in parte ammortizzata dagli sgravi fiscali che ne derivano) il risparmio sulla bolletta sarà davvero notevole. Abbiamo già parlato in un articolo precedente dei vantaggi di un impianto fotovoltaico. 

La resa dell’impianto è il fattore che determina il risparmio sulle bollette elettriche di imprese e nuclei familiari: infatti il ritorno economico garantito dall’impianto dipende soprattutto dalla sua efficacia produttiva, ossia la percentuale di energia che viene captata e trasformata in energia elettrica rispetto alla totalità giunta sulla superficie del pannello; in poche parole, il rendimento di un impianto fotovoltaico è legato alla stretta correlazione che intercorre tra i watt erogati e la superficie occupata. 

L’installazione di un impianto deve essere realizzata in modo impeccabile ed efficiente, affinché si possano ammortizzare i costi d’acquisto e la messa in opera il prima possibile.

Quando l’impianto fotovoltaico è attivo deve saper generare corrente elettrica in modo stabile, sicuro, assicurando prestazioni che risultino sempre al massimo delle potenzialità.

I fattori che determinano il rendimento di un impianto fotovoltaico

Le prestazioni di un impianto si possono individuare in diversi elementi, da quelli tecnici a quelli operativi.

Il rendimento standard dei pannelli solari viene solitamente dichiarato dalla casa madre in condizioni ottimali, con un irradiamento di 1000 W per ogni metro quadrato di superficie, una temperatura di 25°C e con distribuzione spettrale pari a 1,5. 

Il rendimento effettivo, reale, di un pannello fotovoltaico non è però costante, ma varia in modo considerevole in relazione ad alcuni aspetti. Tra i più importanti possiamo individuare:

• Caratteristiche e prestazioni dei diversi materiali da cui è composto (monocristallino, policristallino, amorfo), degli inverter e di tutti gli altri componenti presenti.
• Corretta esposizione all’irradiamento solare dei pannelli 
• Inclinazione dei pannelli, che solitamente si attesta sui 30-35 gradi, ed eventuali momenti d’ombra
• Temperatura d’esercizio dei materiali, visto che in ambienti troppo caldi tendono a ridurre le prestazioni.
• Composizione dello spettro di luce
• Perdite dovute all’inverter (stimate intorno all’8%) ed ai componenti elettrici (circa il 2%)
• Perdite applicabili al progressivo invecchiamento negli anni dei vari componenti, che incide sulle prestazioni. Ogni anno l’impianto vede una riduzione del rendimento dello 0,5/0,8% circa, e per questo motivo le case produttrici assicurano garanzie di produzione che coprono 10/20/30 anni.

Calcolo del rendimento di un impianto fotovoltaico

Per calcolare il rendimento dei pannelli fotovoltaici, bisognerà mettere in relazione la potenza con la superficie dell’impianto; la formula matematica per il conteggio del rendimento è la seguente:

• Rendimento % = (Potenza / Superficie / 1000) x 100, dove la potenza è espressa in watt e la superficie di captazione dell’irraggiamento solare in metri quadrati.

La percentuale di rendimento è data dalla potenza dell’impianto, espressa in watt, diviso la superficie occupata, espressa in metri quadrati, diviso mille. Il risultato si moltiplica per cento.

Il risultato di questa operazione determina la quantità percentuale di energia solare effettivamente convertita in energia elettrica utilizzabile.

Questo processo deve essere ipotizzato in condizioni standard per quanto riguarda il funzionamento dell’impianto:

• Potenza stimata pari alla potenza massima dell’impianto, indicata con kWp; per avere un’idea della potenza di picco da installare, che possa garantire copertura totale del fabbisogno annuale di energia elettrica di una specifica utenza, si deve calcolare: potenza di picco (kWp) = produzione media di kWh l’anno del pannello per la zona in cui si vuole installare il pannello/consumo annuo dell’utenza
• Temperatura di funzionamento pari a 25°C, che rappresenta la temperatura ideale per il corretto funzionamento dell’impianto. In Italia, d’estate, si raggiungono temperature intorno ai 40 °C (mentre sulle coperture degli edifici si raggiungono anche i 50-60 °C) e per questo il rendimento dell’impianto può diminuire a causa dell’eccessivo riscaldamento dei pannelli.
• Irradiamento solare pari a 1000 Watt per metro quadrato

Tabella comparativa sul rendimento dei sistemi fotovoltaici

Ipotizzando un sistema da 3, 6 e 9 kW di potenza “di picco” è possibile stimare, in funzione della superficie occupata dai moduli, rendimenti di questo tipo:

• Su una potenza impianto di 3KW e una superficie occupata di 20 mq il rendimento dell’impianto sarà del 15%. 
• Su una potenza impianto di 6 KW e una superficie occupata di 40 mq il rendimento dell’impianto sarà del 15%.
• Su una potenza impianto di 9 KW e una superficie occupata di 90 mq il rendimento dell’impianto sarà del 10%.

Per effettuare un calcolo sul proprio impianto, si possono utilizzare diversi strumenti reperibili in rete: uno dei più affidabili è il PVGIS, utilizzabile sul sito del “Joint Research Centre” dell’Institute for Energy and Transport (IET) della Commissione Europea. Questo sistema informativo geografico fornisce una mappatura geografica dei dati relativi all’irradiamento solare ed alla produzione fotovoltaica in Europa, Africa e Sud- est Asiatico.