Calcolo ombreggiamento fotovoltaico: cos’è e come si fa

Il calcolo ombreggiamento fotovoltaico è lo studio dettagliato dei fenomeni di ombreggiamento presenti nella zona in cui è posizionato l’impianto fotovoltaico

Il calcolo dell’ombreggiamento è un’indagine dettagliata condotta sugli elementi architettonici o naturali che circondano un impianto solare che ha lo scopo di determinare come tali elementi potrebbero influire sulla radiazione solare incidente e se possono generare ombre sulle superfici captanti dei pannelli solari. In questo articolo analizziamo cos’è il calcolo ombreggiamento fotovoltaico, i fattori che lo influenzano e come mitigarne gli effetti. Il calcolo dell’ombreggiamento fotovoltaico non è un’operazione semplice in quanto le ombre cambiano posizione durante il corso della giornata e durante l’anno a causa dell’angolazione del sole. Assicurati, quindi, di usare un software fotovoltaico che ti consente di valutare con precisione gli ombreggiamenti derivanti da ostacoli sia vicini che lontani all’impianto attraverso semplici rilievi fotografici e creando un diagramma solare dettagliato del sito di installazione.

Cos’è il calcolo dell’ombreggiamento fotovoltaico?

Il calcolo dell’ombreggiamento fotovoltaico è lo studio dettagliato dei fenomeni di ombreggiamento presenti nella zona in cui è posizionato l’impianto fotovoltaico. Quando anche una piccola parte di un pannello solare è oscurata da un’ombra, la sua capacità di generare elettricità si riduce notevolmente. Il calcolo dell’ombreggiamento consente di prevedere e comprendere come le ombre influenzeranno la produzione di energia solare dell’impianto. Questo è fondamentale per massimizzare l’efficienza e garantire che il tuo investimento in energia solare sia redditizio nel lungo termine.

Fattori che causano l’ombreggiamento fotovoltaico

L’ombreggiamento può essere causato da molteplici fattori:

• edifici circostanti: edifici vicini, soprattutto se alti o posizionati nella direzione dell’irraggiamento solare, possono proiettare ombre sui pannelli fotovoltaici. Questo fenomeno è più evidente durante le prime ore del mattino o nel tardo pomeriggio quando il sole è basso sull’orizzonte;
• alberi e vegetazione: alberi e altre forme di vegetazione possono generare ombre stagionali o giornaliere a seconda della loro posizione e crescita;
• strutture vicine: qualsiasi altra struttura, come pali o recinzioni, può contribuire all’ombreggiamento a seconda della loro altezza e posizione;
• orografia del territorio: rilievi all’orizzonte e ostacoli in lontananza che riducono le ore di irraggiamento del sole durante l’arco della giornata e dell’anno.

Come si calcola l’ombreggiamento fotovoltaico?

Il calcolo dell’ombreggiamento fotovoltaico richiede un’analisi approfondita degli ostacoli circostanti e delle loro posizioni rispetto ai pannelli solari. I passaggi chiave sono:

• sopralluogo del sito dell’installazione durante il quale si esegue un’analisi inclinometrica per individuare oggetti che potrebbero causare ombre;
• studio dell’incidenza solare: consiste nel capire l’angolazione del sole in diverse ore del giorno e in diverse stagioni. Questo implica l’analisi dell’andamento del sole e dei cambiamenti nella sua posizione angolare durante l’arco dell’anno. Questa informazione è fondamentale per determinare quando e da dove verranno proiettate ombre sugli impianti;
• identificazione delle sorgenti d’ombra nell’area circostante; queste possono includere edifici vicini, alberi, montagne o altre strutture fisiche. Vengono considerati anche gli elementi temporanei, come gru o veicoli, che potrebbero influire sull’ombreggiamento durante il giorno;
• rilevazione dell’azimut e dell’inclinazione: per valutare l’ombreggiamento da queste sorgenti, è essenziale misurare l’azimut e l’inclinazione delle sorgenti stesse che sono fondamentali per calcolare quando e quanto l’ombra influenzerà i pannelli solari;
• ottimizzazione dell’orientamento e della posizione dei pannelli solari: una volta ottenuti i dati sull’ombreggiamento, è possibile utilizzarli per ottimizzare l’orientamento e la disposizione dei pannelli solari. Questo può includere l’aggiustamento dell’angolo di inclinazione dei pannelli e la pianificazione della posizione degli elementi circostanti per ridurre l’ombreggiamento nei momenti critici;
• previsione e ottimizzazione a lungo termine: l’analisi dell’ombreggiamento non si ferma alla valutazione delle ombre in un singolo giorno. È fondamentale anche prevedere come l’ombreggiamento cambierà durante le diverse stagioni dell’anno. Queste previsioni a lungo termine aiutano a ottimizzare l’efficienza dell’impianto solare nel corso dell’anno.

I valori ottenuti verranno poi integrati sul diagramma solare e analizzati con uno specifico software fotovoltaico che consente di verificare se durante alcuni periodi dell’anno quegli elementi porteranno ombre sull’impianto.

Ombreggiamento fotovoltaico sul diagramma solare – Solarius-PV

Effetti dell’ombreggiamento sull’efficienza

L’ombreggiamento riduce la quantità di luce solare che raggiunge le celle fotovoltaiche, riducendo così la loro capacità di generare elettricità. Questo fenomeno è spesso misurato tramite il termine coefficiente di ombreggiamento che consente di quantificare l’effetto delle ombre sulla produzione di energia dei pannelli solari.

Coefficiente di ombreggiamento

Il coefficiente di ombreggiamento rappresenta la frazione dell’energia irradiata al netto dell’energia persa a causa delle ombre. Questo parametro aiuta i progettisti a prendere decisioni informate sul posizionamento e sull’orientamento dei pannelli. Inoltre, è utile nel calcolo delle perdite di energia e nella stima della produzione complessiva dell’impianto.

Il calcolo di questo coefficiente coinvolge l’analisi dettagliata della quantità di luce solare che raggiunge il pannello durante diversi momenti della giornata e in diverse stagioni. Un coefficiente di ombreggiamento basso indica un impatto significativo sull’energia solare incidente sul pannello e quindi sull’energia elettrica prodotta dallo stesso.

Ad esempio, un coefficiente 0.9 indica che l’energia incidente sui pannelli è pari al 90% di quella disponibile in assenza di ombre e quindi la presenza dell’ombra riduce l’energia irradiata sul pannello del 10%.

Distanza tra le file di pannelli fotovoltaici

Quando si tratta di installare pannelli fotovoltaici su una superficie uno degli aspetti chiave da considerare è la distanza ottimale tra le file di pannelli. La scelta della distanza tra le file dipende in gran parte dalla natura della superficie su cui verrà posizionato l’impianto. Ecco alcuni punti da tenere presente:

• superficie inclinata: nel caso in cui l’installazione avvenga su una superficie inclinata, ad esempio un tetto inclinato, i pannelli solari solitamente vengono posizionati in modo complanare con l’inclinazione del tetto stesso. In questo caso, la distanza tra le file di pannelli non è di solito una preoccupazione principale poiché segue l’inclinazione naturale della superficie;
• superficie piana: se l’impianto viene collocato su una superficie piana (come un terreno o una copertura piatta) è cruciale calcolare con attenzione sia l’inclinazione dei pannelli che la distanza tra le file. Questo è particolarmente importante per evitare ombreggiamenti causati dai moduli stessi, soprattutto considerando l’angolazione del sole durante diverse ore del giorno e in vari periodi dell’anno.

Inclinazione 30-35° – Direzione Sud

Per determinare la distanza ideale tra le file di pannelli solari, è necessario calcolare sia l’altezza che la distanza tra una fila di moduli e l’altra in modo che i pannelli posti anteriormente non creino ombre sui pannelli retrostanti, un fenomeno noto come ombre portanti. Se la distanza tra le file non è calcolata con precisione, è possibile che i moduli posti nella fila anteriore proiettino ombre sui moduli nella fila successiva, riducendo così l’efficienza complessiva dell’impianto. Per gestire efficacemente l’ombreggiamento e garantire risultati affidabili puoi usare un software fotovoltaico in grado di calcolare automaticamente la distanza minima tra le file di pannelli solari su varie superfici, che siano orizzontali, verticali o inclinate.

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