Anche se ormai abbiamo alle spalle il periodo d’oro del conto energia, tutti sappiamo quanto sia ancora importante stimare correttamente la quantità di energia producibile da un impianto solare, termico o fotovoltaico. Questa stima parte innanzitutto da una corretta valutazione della fonte energetica disponibile, vale a dire la radiazione solare. La tecnologia del solare termico appare senza dubbio meno sensibile alle piccole variazioni della fonte solare, data la sua inerzia e l’accoppiamento con un accumulo di calore.
Per quanto riguarda il fotovoltaico, invece, soprattutto con l’attuale centralità dell’autoconsumo, avere a disposizione accurati modelli di previsione per la risorsa solare è un aspetto cruciale: più sono precise queste previsioni, più semplice è progettare l’integrazione con fonti energetiche convenzionali e stimare correttamente la quota di autoconsumo.
E’ un tema così fondamentale che la IEA (International Energy Agency) ha attivato nel 2011 uno specifico gruppo di ricerca, il Task 46, denominato “Solar Resource Assessment and Forecasting”, proprio per studiare come utilizzare al meglio i dati di radiazione solare nella progettazione degli impianti solari. Uno dei risultati più interessanti del lavoro dei 70 partecipanti al Task 46 è il manuale “Best Practices Handbook for the Collection and Use of Solar Resource Data for Solar Energy Applications“. Il documento (255 pp.) è scaricabile in pdf dal sito del NREL, National Renewable Energy Laboratory.
Davvero impressionante è stato il lavoro dei ricercatori coinvolti, che hanno valutato e messo a confronto modelli per il calcolo della radiazione e dati misurati nel corso degli ultimi 110 anni, con lo scopo di standardizzare e di migliorare l’utilizzo delle risorse disponibili.
Particolarmente interessante per l’applicazione alle stime di producibilità di un sito è il capitolo 6 del manuale dove, per ognuna delle fasi di sviluppo di un progetto (valutazione di pre-fattibilità, studio di fattibilità, due diligence e funzionamento), si propongono dei metodi per migliorare la valutazione in situ della risorsa solare, anche in funzione della tecnologia che si deve applicare.
Non solo fotovoltaico
Nonostante, come già osservato, la tecnologia fotovoltaica sia maggiormente sensibile di quella solare termica alle piccole variazioni istantanee di radiazione (si pensi anche al semplice passaggio di una nuvola che ha un effetto immediato sulla produzione elettrica di un modulo FV), anche nel caso del solare termico la disponibilità di stime accurate per la risorsa solare può tradursi in un notevole beneficio per il funzionamento dell’impianto.
I ricercatori austriaci del Task 46, in particolare, hanno simulato l’effetto della disponibilità di previsioni sui dati orari della radiazione solare da uno a tre giorni. Nel caso specifico, hanno applicato la simulazione a un impianto di teleriscaldamento, asservito da solare termico, in funzione nella città austriaca di Wels (vedi foto in alto – fonte: è Ritter XL Solar).
L’utilizzo di previsioni sui dati climatici non è certo una novità per le utility che operano impianti di teleriscaldamento, visto che l’andamento previsto per la temperatura ambiente nei giorni successivi è spesso usato per valutare la domanda termica a breve termine degli utenti. Aggiungere al dato di temperatura anche quello di radiazione solare è utile, innanzitutto, perché permette di stimare i guadagni solari e, quindi, la riduzione del fabbisogno di riscaldamento degli ambienti. Nel caso, poi, di una rete di teleriscaldamento alimentata anche da solare termico, come quella di Wels, la previsione dell’andamento della radiazione fornisce l’informazione aggiuntiva sulla produzione presunta di calore dall’impianto solare.
In questo modo, i gestori della rete di teleriscaldamento possono valutare se, nei giorni successivi, tenendo conto anche della quantità di energia termica presente nell’accumulo di calore, le utenze siano alimentabili solo con il solare, così da ridurre il consumo di combustibili fossili. Nella foto qui a destra alcuni piranometri, strumenti che permettono di misurare in uno specifico sito l’intensità della radiazione solare.
Le ore contano
Quali conseguenze pratiche, in termini di risparmio economico, derivano da una stima di questo tipo? Può sembrare strano ma posticipare, anche solo di poche ore, l’accensione delle unità alimentate a combustibili fossili può migliorare in modo notevole la performance economica di un sistema cogenerativo. Poiché, infatti, il mercato dell’elettricità si basa sui dati orari, avere una tale possibilità di flessibilità nella generazione può significare molto in termini finanziari.
Inserendo anche la radiazione solare, accanto alla temperatura, tra i parametri da prevedere per i giorni successivi, la simulazione per il caso di Wels ha dimostrato come sia possibile un guadagno di diversi punti percentuale nel risparmio di combustibili fossili. Tra l’altro, nell’esperienza austriaca, la simulazione al calcolatore è stata affiancata anche da un test reale sul campo che ha confermato quanto previsto dalla simulazione stessa.
Il vantaggio sarebbe ancora più evidente nel caso di sistemi ancora da realizzare, per i quali l’irraggiamento solare potrebbe essere introdotto da subito come parametro che influenza la gestione degli impianti, senza così dover affrontare i costi aggiuntivi derivanti da tale scelta nelle reti già esistenti.
