Impianti fotovoltaici, gestire le ombre

Quando si pensa di realizzare o commissionare un impianto fotovoltaico per la propria casa o il tetto del proprio capannone può risultare utile avere alcune nozioni di base, che possano consentirci una corretta analisi della situazione. Tra i parametri più importanti da valutare c’è l’orientamento dei moduli rispetto al percorso solare e, ancora più importante, il calcolo delle ombre.

Dobbiamo infatti prendere in considerazione ogni ostacolo situato nelle vicinanze dell’area che sarà adibita all’installazione dei pannelli FV. Per ottenere un sistema equilibrato e capace di produrre la massima energia possibile per un determinato ambiente, è necessario considerare molteplici fattori. Uno degli aspetti che è bene conoscere riguarda la presenza di zone in luce e in ombra, queste ultime possono penalizzare la resa complessiva dell’intero impianto.

Gli ombreggiamenti sono la causa principale delle riduzioni di efficienza della struttura. In alcuni casi si tratta di effetti momentanei, mentre in altre situazioni possono avere ripercussioni permanenti sulla capacità effettiva di produrre energia.

Da qui, la necessità di studiare a fondo il percorso che le possibili ombre seguono nel corso della giornata, dei mesi e delle stagioni. L’analisi di questo particolare fenomeno è complessa, a causa della dinamicità delle ombre, che si sviluppano secondo lo spostamento del sole. Oltre a dover considerare differenti parametri è necessario valutare il posizionamento dei moduli, la geometria della copertura e il tipo di collegamento tra le stringhe e i diodi di by-pass. Sono da escludere tutte quelle zone che risultano permanentemente o parzialmente ombreggiate, a causa della vicinanza di oggetti di disturbo, come alberi, antenne o comignoli, per esempio.

Evitare zone d’ombra è essenziale per consentire un corretto funzionamento di tutti gli apparati elettrici, dai pannelli, agli inverter. La presenza di eventuali zone buie impatta in modo evidente sulla ricezione di energia solare e sulla conseguente energia riprodotta verso l’impianto. Ogni generatore FV, per esempio, ha un punto di lavoro individuale, definito MPP o Maximum Power Point, una soglia entro la quale il dispositivo è in grado di erogare la massima potenza elettrica possibile in un dato momento. Se alcuni moduli risultano in ombra, il generatore lavorerà con differenti punti di lavoro e riducendo la resa effettiva.

Per ottimizzare la produzione di energia in ogni condizione è possibile adottare inverter FV con inseguitore MPP, progettati per assicurare condizioni di lavoro costanti al generatore FV e migliorare la resa in funzione dell’irraggiamento reale.

L’inverter si occupa “scegliere” quale punto di lavoro (MPP globale o locale) adottare per far funzionare il generatore. Per semplificare la progettazione dell’impianto è necessario valutare se l’area destinata all’utilizzo è soggetta a ombreggiature parziali periodiche. Per prima cosa è opportuno selezionare con attenzione le aree del tetto dove integrare i pannelli, verificando l’assenza di ombreggiamenti permanenti, soprattutto nei momenti di massimo irraggiamento, come per esempio, a mezzogiorno oppure nella stagione estiva. In aggiunta, per ottenere una proiezioni verosimile dell’andamento delle ombre sono disponibili speciali programmi di simulazione. A livello elettrico è inoltre indispensabile fare attenzione alla tipologia di interconnessione dell’impianto. L’evoluzione delle ombre determina il numero di pannelli FV che subiscono ombreggiamento e in funzione di ciò è possibile valutare differenti soluzioni costruttive (distribuzione su singole stringhe o suddivisione dei pannelli ombreggiati da quelli esposti in modo diretto).