Qualche consiglio su come orientare i pannelli fotovoltaici

Quando la risorsa da cui dipendi per acquisire energia non sta mai ferma, posizionare bene il sistema per catturarla si rivela fondamentale: vale per i cacciatori in Amazzonia e per i pescatori di tonni, come per i produttori di elettricità solare.

Per questi ultimi, impegnati da sempre a rimuginare su come piazzare al meglio i pannelli per intercettare il massimo possibile dal Sole, ultimamente le cose si sono ulteriormente complicate con la fine degli incentivi, che ha dato molta maggiore importanza alla necessità di auto consumare l’energia prodotta, piuttosto che cederla alla rete con un guadagno molto minore, e l’arrivo degli accumuli elettrici.

Per capire come ci si orienti oggi su questi argomenti abbiamo parlato con Federico Russi, ingegnere della società Enerpoint, specializzato in impianti fotovoltaici.

«Diciamo innanzitutto che per la maggior parte degli utenti attuali, ora che, con la fine dell’incentivazione, l’installazione a terra di grandi impianti solari è quasi scomparsa, l’orientamento dell’impianto FV è praticamente obbligato dalla posizione e inclinazione del tetto su cui si monta», ci dice Russi.

«Ci sono però sempre alcuni casi di installazione a terra di piccoli impianti, in giardini o nei campi, oppure di installazione di impianti più grandi su tetti piani, che offrono ancora margini alle decisioni su come orientarli».

Anche però nel caso di impianti senza margine di decisione sul loro orientamento, ricordiamo quali siano i casi in cui è sconsigliato proprio realizzarli.

«Ovviamente non è il caso di procedere con tetti orientati verso i quadranti nord, o fortemente ombreggiati da vegetazioni o altri edifici: anche se il fotovoltaico oggi costa molto poco, le perdite di produzione in questi casi sono troppo elevate per permettere di rientrare dalla spesa in tempi ragionevoli. L’inclinazione del tetto, invece, non pone problemi così gravi, si installa anche in verticale, sulle pareti, volendo, e in genere le inclinazioni dei nostri tetti sono vicine all’ottimale per massimizzare la produzione solare estiva. Magari se uno ha un tetto molto spiovente, deve considerare che i costi di installazione potrebbero essere più alti del normale, per le difficoltà di operarci e i tempi più lunghi».

E consideriamo allora i pochi casi fortunati in cui si possa scegliere come orientare l’impianto. Partiamo dal caso in cui non ci siano sistemi di accumulo, ma si voglia comunque massimizzare l’autoconsumo.

«In questo caso la scelta migliore può essere sistemare metà moduli verso est e metà verso ovest, in una disposizione dorso contro dorso, come i castelli di carte, che permette anche di concentrare più potenza in una data superficie, rispetto a quanto si farebbe con pannelli tutti orientati nello stesso senso. Con la disposizione est-ovest si ha una certa perdita di produzione, in quanto quando  il sole è alla massima altezza sul sud, illumina i pannelli con una forte inclinazione, ma questo è più che compensato dal fatto che produco di più di mattina e pomeriggio, schiacciando la curva della produzione giornaliera: meno picco centrale, ma curva più larga. Insomma meno eccessi produttivi a metà giornata, che spesso vanno immessi in rete, e più produzione nelle ore “periferiche”, penalizzate dall’orientamento verso sud».

La disposizione è particolarmente utile per le aziende, che hanno esigenze energetiche prevedibili e quasi costanti da mattina a sera, magari proprio con un calo intorno alla pausa pranzo, mentre per le famiglie la cosa è meno certa, essendo i loro consumi meno prevedibili e meno costanti.

«Per loro, e anche nel caso si abbiano accumuli, forse resta migliore la disposizione classica verso sud, che massimizza la produzione, trovandosi il pannello perpendicolare al sole nel momento della sua massima altezza e forza. Se si hanno accumuli, saranno poi loro a provvedere a ridistribuire l’eccesso di metà giornata nelle altre ore. Magari, se si deve scegliere fra sud-est e sud-ovest, meglio puntare sul sud-est: le ore mattutine sono più fresche e i pannelli producono di più».

Ma non si potrebbe pensare di disporre una parte dei pannelli verso sud per alimentare l’accumulatore e un’altra parte verso est e ovest per dare energia alle ore “periferiche”?

«Certo, si possono fare tutte le combinazioni possibili, e quando si tratta di grandi impianti, diciamo dal MW in su, si fanno molte simulazioni per trovare la combinazione ideale. Ma se l’impianto è da pochi kW, il costo ulteriore per queste simulazioni e per la complessa installazione, sicuramente si mangia i benefici della produzione ottimale; tanto vale andare sul semplice».

Finora abbiamo parlato di azimuth, cioè di orientamento est-ovest, ma che dire dell’inclinazione dei pannelli sull’orizzonte, nel caso la si possa scegliere?

«Finora l’inclinazione consigliata è sempre stata quella sui 30°, che alle nostre latitudini consente di avere il sole perpendicolare d’estate, massimizzando la produzione. Ma, di nuovo, oggi, senza incentivi, è meglio massimizzare l’autoconsumo, mettendo i pannelli a inclinazioni maggiori, per sfruttare di più il sole basso dell’inverno, un po’ come si fa per i pannelli solari termici».

Quelli vengono messi anche a 60° di inclinazione.

«No, non esageriamo, così si perderebbe troppa produzione estiva e le ombre obbligherebbero ad allontanare troppo i pannelli fra loro. Diciamo che 40° può essere un buon compromesso, per mantenere alta la produzione estiva, aumentando però l’autoconsumo invernale di circa il 10%».

Aumentare l’inclinazione dei pannelli è consigliabile qualunque sia l’azimuth scelto (sud, sud-est o est-ovest) ed è utile anche se si hanno gli accumuli, in quanto qui si parla di ridistribuire l’energia fra le stagioni e non all’interno della giornata.

Un problema che spesso incide sulla scelta della disposizione dei moduli FV è quello dell’ombreggiamento: basta che un solo pannello sia colpito dall’ombra di un ramo, di un cavo o da qualche deiezione di uccello, per far calare la produzione dell’intero impianto.

«Sì, perché le celle e gli stessi pannelli sono collegate a stringa, cioè in serie, e se un elemento della stringa produce meno, fa abbassare la produzione di altrettanto a tutti gli altri. Oggi però questo fattore è stato molto ridimensionato dagli ottimizzatori, piccoli dispositivi elettronici da aggiungere al pannello, o anche già inclusi in alcuni modelli, che fanno sì che ogni pannello funzioni per conto suo, senza influenzare gli altri, per cui l’effetto delle ombre resta localizzato. Gli ottimizzatori consentono anche di controllare la performance dell’impianto pannello per pannello, così da scoprire subito quali elementi siano meno perforamenti e rimediare. Fanno aumentare un po’ il costo degli impianti e ovviamente si possono guastare, anche se oggi sono diventati molto affidabili e garantiti 20 anni, ma vale la pena di metterli, per quanto consentono di risparmiare in termini di perdite di produzione evitate».

Infine c’è un ultimo elemento riguardo alla disposizione dell’impianto: scegliere eventualmente un sistema di tracking del sole o, almeno, un sistema che consenta di regolarne l’inclinazione con il variare delle stagioni, per tenere il sole sempre perpendicolare ai pannelli.

«Impianti con tracking solare se ne vendevano agli inizi delle installazioni incentivate, ma sono più di 10 anni che non ne vedo più. E francamente li sconsiglierei a utenti normali: è vero che la produzione aumenta anche del 30%, ma cresce anche la manutenzione necessaria, che per quegli apparati elettromeccanici non è certo un costo lieve. È vero invece che qualcuno si è inventato montature per pannelli FV che possono essere aggiustate manualmente in inclinazione, così da aumentarla d’inverno e diminuirla d’estate. Ma non so quanto siano efficaci».

Lo sappiamo noi: abbiamo trovato una persona che ha costruito una montatura regolabile in inclinazione per il proprio impianto da 3 kW a terra, usando semplici tubi Innocenti da impalcatura, per una spesa di soli 300 euro (vedi immagini).

L’impianto si trova in un’area che in teoria dovrebbe avere un fattore di capacità (kWh produzione/ kW potenza) di circa 1.150 ore annue, ma l’impianto, orientato a sud e con l’inclinazione regolata per l’altezza del Sole ogni 2 mesi, ha avuto un fattore di capacità medio nei suoi otto anni di vita di 1.300 ore: un 10% di elettricità in più ogni anno, che ha più che ripagato le spese della montatura.