Come si calcola il rendimento di un impianto fotovoltaico

L’impianto fotovoltaico è un impianto elettrico progettato per trasformare, in modo istantaneo e diretto, l’energia proveniente dal sole in energia elettrica senza necessità di impiego di alcun combustibile. È quindi un sistema deputato alla produzione “pulita” di elettricità, ed è considerato oggi una delle soluzioni più degne di nota e facilmente implementabili nell’ottica di un futuro energeticamente più verde e sostenibile.

La presenza in Italia degli impianti fotovoltaici è sempre più diffusa e, con essa, dovrebbe andare di pari passo anche il loro utilizzo consapevole e un monitoraggio attento dei parametri necessari a “comprendere” l’impianto: la corretta gestione di questi sistemi è infatti al cuore del loro funzionamento ottimale.

Uno dei parametri principali che è essenziale conoscere relativamente a qualunque impianto fotovoltaico è il suo rendimento.

Di cosa si tratta? Si definisce “grado di rendimento” la percentuale di energia solare che viene immagazzinata e convertita in energia elettrica rispetto al totale dell’energia solare che colpisce il pannello fotovoltaico.

Perché è importante conoscere il rendimento dei pannelli fotovoltaici e come calcolarlo

Il rendimento dei pannelli fotovoltaici è quindi la quantità di energia solare che questi riescono a convertire in energia elettrica per unità di superficie. Tale dato deve essere necessariamente basato su riferimenti identici per tutti i produttori di impianti e, pertanto, viene calcolato nelle condizioni di cosiddetta “Standard Test Condition”.

La condizione standard di test prevede un irraggiamento di 1000 W/mh a una temperatura di 25°C e su una distribuzione spettrale pari a 1,5.

Il massimo rendimento alle condizioni STC corrisponde al valore che i produttori di impianti fotovoltaici attribuiscono ai loro pannelli.

Per quanto riguarda invece l’applicazione pratica della formula che calcola di tale valore, sarà sufficiente conoscere la potenza di picco e le dimensioni del pannello fotovoltaico comprese le cornici, ovvero l’ingombro complessivo del modulo.

Si procederà poi come segue:

Rendimento % = (Potenza / Superficie / 1000) * 100

Per “Potenza” si intende quindi la potenza di picco del modulo espressa in watt, mentre per “Superficie” faremo riferimento all’ingombro totale del modulo in metri quadrati (come indicato poco sopra). Il valore 1000 corrisponde all’irraggiamento di 1000 w/mq, mentre la moltiplicazione finale per 100 permette di ottenere il rendimento del pannello fotovoltaico in percentuale.

Perché è così importante sapere come calcolare il rendimento dell’impianto fotovoltaico? Essenzialmente, perché ci permette di ottenere una panoramica precisa sull’efficienza complessiva del nostro sistema, ossia su quanta energia sia effettivamente in grado di produrre.

Un buon software gratuito che offre la possibilità di procedere a questo calcolo è stato messo a disposizione dall’Unione Europea, ed è disponibile a questo link. Sebbene si tratti di un tool di simulazione, i suoi risultati sono piuttosto accurati e rappresentano quindi un ottimo parametro di riferimento per chi vuole conoscere questo importante dato.

Cosa influisce sul rendimento dei pannelli fotovoltaici?

Nel calcolo del rendimento di un impianto fotovoltaico è infine molto importante considerare i diversi fattori di influenza, ossia le condizioni e le caratteristiche che possono migliorare o peggiorare la performance dei pannelli.

Partendo quindi dal presupposto che il rendimento dei moduli dichiarato dal produttore fa sempre riferimento alle condizioni standard che abbiamo indicato in precedenza, dovremo tenere a mente che questo valore non potrà comunque essere costante ma, al contrario, subirà delle variazioni in funzione di molteplici discriminanti.

Tra queste figurano:

Le caratteristiche e le prestazioni dei materiali con cui sono costruiti i vari componenti dell’impianto, come ad esempio gli inverter.
L’esposizione corretta dei moduli alla luce del sole (in Italia, sud, sud-est o sud-ovest sono considerate esposizioni ottimali).
L’inclinazione dei moduli (ideale sarebbe di 30°/35°).
Le condizioni di temporaneo ombreggiamento dei pannelli.
La temperatura di esercizio dei materiali (la performance dell’impianto fotovoltaico tende a ridursi in ambienti troppo caldi).
La composizione dello spettro di luce.
Il naturale decadimento dei moduli come conseguenza dell’usura del tempo, stimabile in una percentuale pari all’1% circa l’anno.

Ecco quindi che il buon funzionamento di qualunque impianto fotovoltaico sarà il risultato della sinergia tra fattori interni – ossia le caratteristiche proprie del sistema e dei suoi componenti, come moduli, inverter, cablature, ottimizzatori e via discorrendo – e fattori esterni, solo parzialmente controllabili (lo sarà ad esempio il posizionamento dei pannelli, mentre nulla si potrà fare per modificare le condizioni climatiche o la latitudine del luogo).

Anche la presenza di polvere e sporcizia sui pannelli e un’inadeguata o assente opera di manutenzione sono elementi chiave che producono inevitabilmente perdite di rendimento dell’impianto nel suo complesso.

Al momento attuale, i pannelli fotovoltaici a base di silicio comunemente utilizzati hanno valori di rendimento che oscillano tra l’8,5% dei moduli in silicio amorfo e il 21%-25% dei moduli in eterogiunzione. Tuttavia, queste percentuali sono destinate a incrementarsi in relazione ai costanti investimenti tecnologici nel settore dell’energia solare che, di fatto, producono innovazioni frequenti nella progettazione degli impianti.