Dimensionamento di un impianto fotovoltaico: cosa devi sapere

La domanda su quanta potenza si deve installare sottintende la quantità di moduli posizionabili sul tetto. La risposta che ci verrebbe subito in mente è: “Facile! Più moduli installo sul tetto meglio sarà, perché produrrò più energia”. In realtà, la risposta non è così semplice: la potenza adeguata di un impianto fotovoltaico dipende infatti da molti fattori. Proviamo a fare alcuni esempi per chiarire il concetto:

In questo caso non avrebbe senso puntare su tanti moduli fotovoltaici abbinati, per esempio, ad un inverter di 6 kW. Il motivo è che un’utenza di questo tipo con consumi bassi esporterebbe la maggior parte di energia prodotta in rete e ne auto-consumerebbe solo una piccola parte.

Questo implica che sì, il risparmio in bolletta ci sarà, ma l’investimento rientrerebbe in tempi molto lunghi visto che il suo costo iniziale sarà molto alto a causa di un inverter più potente e di un elevato numero di moduli.

In questo caso le bollette sono già più pesanti e quindi l’investimento di un impianto fotovoltaico, per esempio, da 6 kW avrà molto più senso perché il tempo di rientro sarà più rapido, grazie ad un risparmio in bolletta cospicuo.

Anche qui, esistono però più sfaccettature. Se i consumi dell’utenza possono essere concentrati durante le ore di diurne, con questo tipo di impianto si possono avere già degli ottimi risultati in termini di risparmio in bolletta. Ma se, come spesso accade, i consumi di un impianto residenziale si concentrano nelle ore serali, questa soluzione non soddisfa del tutto le esigenze.

Il motivo è che la maggior parte della produzione fotovoltaica verrà esportata in rete, perché durante il giorno le utenze non saranno attive, mentre la sera quando ci sarà bisogno di energia elettrica si sarà costretti a prelevarla dalla rete, in quanto il fotovoltaico non produrrà nulla. La soluzione a questo problema è l’installazione di un accumulo fotovoltaico.

L’accumulo, o più comunemente detto batteria, raccoglierà l’energia in eccesso prodotta dall’impianto fotovoltaico durante le ore di sole e la renderà disponibile durante le ore serali/notturne evitando di dover prelevare l’energia dalla rete. Anche in questo caso bisogna fare un’analisi economica del rientro dell’investimento, perché il costo dell’accumulo è considerevole. Ovviamente se si dispone di una casa c.d. elettrica (con piastra ad induzione e pompa di calore) l’installazione di un accumulo è vivamente consigliata.

Ma come si decide quanti moduli installare? La decisione non è influenzata da un solo parametro, ma c’è una serie di fattori da tenere in considerazione. Generalmente si parte da due presupposti:

• Quanta superficie è disponibile sul tetto?
• Che taglia di potenza dell’inverter si vuole installare?

Il primo punto è vincolante nella misura in cui, se la superficie disponibile non è molta, non si potrà necessariamente installare un elevato numero di moduli. Se invece avessimo a disposizione una superficie considerevole, avremmo molta più flessibilità per decidere quanti moduli installare. In questo caso, saranno le considerazioni esposte nel paragrafo precedente a influenzare la decisione di dimensionamento dell’impianto. Per esempio, potremmo decidere la taglia dell’inverter in funzione dei consumi e di conseguenza il numero di moduli da installare.

Qui si apre un altro tema: la potenza dell’inverter è l’unico parametro vincolante nella scelta del numero dei moduli? No. Facciamo anche qui qualche esempio per rendere il tutto più comprensibile.

Nell’ipotesi di un inverter da 6 kW, verrebbe naturale pensare che la potenza totale dei moduli sia pari alla potenza degli inverter. Ma non è una verità assoluta. Anche in questo caso le variabili in gioco sono diverse e influiscono sulla resa complessiva dell’impianto.

Come già detto, se installiamo un inverter da 6 kW con 6 kWp di moduli, il sistema funzionerà senza problemi. Però, quale sarà il rendimento? Durante i mesi estivi, nelle ore centrali della giornata, l’impianto non avrà problemi a produrre alla massima potenza. Ma in inverno? Ovviamente la resa sarà molto inferiore. Per questo si sente spesso parlare di sovradimensionamento  del fotovoltaico.

Il sovradimensionamento del fotovoltaico non è altro che la capacità di un inverter di sopportare una potenza in ingresso superiore a quella nominale. Ciò implica, per esempio, che un inverter da 6 kW può essere collegato a moduli per una potenza complessiva anche superiore a 7 kWp.

Nei mesi estivi l’inverter produrrà sempre 6 kW nelle ore più soleggiate, perché è in grado di tagliare la potenza eccedente dal lato dei moduli senza subire danni. Nei mesi invernali invece il numero maggiore di moduli assorbirà più luce e permetterà all’inverter di produrre più energia rispetto ad una installazione con un numero inferiore di moduli. Quindi, abbiamo capito che la capacità dell’inverter di essere sovradimensionato dal lato fotovoltaico ci permetterà:

• di produrre più energia nei mesi invernali;
• di non subire danni a causa delle potenze in gioco elevate nei mesi estivi.

La sovrapproduzione così ottenuta è anche molto utile per ricaricare con maggior efficacia le eventuali batterie installate, soprattutto nei mesi invernali.

Cosa influenza il rendimento dei pannelli fotovoltaici? Ci sono tanti fattori in gioco. Il più importante è l’effettivo soleggiamento. Infatti, nell’impianto ideale i moduli dovrebbero “inseguire” il sole. Per gli impianti su tetto questo non è possibile, ecco che si prediligono due tipologie di installazione:

• Tutti i moduli sono rivolti verso sud;
• Se si dispone di un tetto a due falde, con l’orientazione di metà moduli a est e metà a ovest.

La prima soluzione comporta il raggiungimento di potenze elevate, poiché sarà maggiormente soleggiato nelle ore centrali della giornata, quando il sole ha una potenza di irraggiamento più forte.

La seconda soluzione è ormai considerata la preferibile: sacrificando i picchi di potenza a metà giornata, si otterrà una produzione di energia solare maggiore durante l’arco della giornata. Perché? Devi sapere che con questa configurazione i moduli subiranno più irraggiamento nelle prime ore della mattina e nelle ore del tardo pomeriggio (la mattina risulteranno esposti al sole i moduli rivolti ad est, mentre il pomeriggio quelli a ovest).

Due fattori di rendimento spesso sottovalutati sono l’ombreggiamento e le elevate temperature dei moduli stessi. L’ombreggiamento di un solo modulo non penalizza solo il modulo stesso (perché di fatto subisce una diminuzione di irraggiamento) ma mette in crisi tutti i moduli che sono collegati in serie. Questo, infatti, si comporta da “tappo” per la corrente che fluisce. È quindi molto importante evitare di installare i moduli dove subiscono un parziale ombreggiamento, dovuto per esempio a un camino o a una antenna televisiva.

Le elevate temperature invece sono una penalizzazione endemica nei moduli stessi. Più la temperatura sale più la resa dei moduli scende. Per questo motivo d’inverno, in montagna, con giornate soleggiate, essendo i moduli molto freddi, si ottengono delle rese fotovoltaiche di tutto rispetto.

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• Prima di installare un impianto fotovoltaico valuta i costi iniziali, vantaggi e svantaggi delle diverse configurazioni d'impianto;
• A livello di potenza, la decisione dipende da molti fattori. Per farti comprendere meglio il concetto ti abbiamo configurato due esempi: una utenza piccola con consumi elettrici bassi e una utenza caratterizzata da consumi medio-alti;
• In alcuni casi, può essere utile sovradimensionare un impianto per produrre maggiore energia e per non subire danni all'impianto, nel caso di mesi estivi;
• Anche il rendimento dei pannelli fotovoltaici dipende da molti fattori, uno tra questi il grado di ombreggiamento.