Cosa sono le radiazioni solari e quale impatto hanno sul funzionamento di un impianto fotovoltaico? Scoprilo in questo articolo di iQuadro!
Componente principale alla base del funzionamento degli impianti a pannelli solari, la radiazione solare permette la produzione di energia elettrica ad impatto zero.
La sua distribuzione è differente in base alla zona in cui si trova, rendendo necessaria una buona analisi per poter valutare la reale efficacia di un impianto fotovoltaico in una determinata area geografica.
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Cosa sono le radiazioni solari?
Il sole illumina la nostra Galassia e, attraverso i suoi raggi, trasmette una potente radiazione la quale può essere sfruttata per produrre calore ed energia elettrica.
Questa è il frutto delle reazioni nucleari, che avvengono nel cuore della stella al centro del sistema solare. L’idrogeno contenuto nel Sole subisce un processo di fusione attraverso il quale vengono rilasciate enormi quantità di energia.
A trasportare questa energia ci pensano i raggi solari, i quali vengono filtrati dall’atmosfera terrestre, fondamentale per rendere vivibile il nostro Pianeta.
Per ottenere un riscontro preciso sulla quantità di energia solare presente in un’area, viene presa come riferimento la radiazione globale, ovvero la somma di radiazione:
- Diretta: definita in base alla quantità di raggi che penetrano l’atmosfera perpendicolarmente (quindi quando il Sole è allo Zenith) e raggiungono direttamente il suolo;
- Diffusa: tutti i raggi solari filtrati dagli agenti atmosferici, ad esempio le nubi cariche di vapore acqueo;
- Riflessa: una volta raggiunto il suolo, parte dei raggi vengono riflessi dalla crosta terrestre.
La proporzione di questi valori è fortemente influenzata dalla stagione di riferimento, per esempio: in inverno la radiazione solare diffusa occupa il 55% di quella globale.
La lunghezza d’onda della radiazione determina la sua reale efficacia. Sul suolo, questa si trova in un intervallo tra 0,2 e 2,5 micrometri. La distribuzione spettrale determina la visibilità all’occhio umano e prevede la seguente suddivisione:
• Ultravioletto: 0,2 – 0,38 micrometri;
• Visibile: 0,38 – 0,78 micrometri;
• Infrarosso: 0,78 – 10 micrometri.
I pannelli solari riescono a catturare raggi solari con una lunghezza d’onda a partire da 0,35 micrometri fino a coprire l’intera gamma infrarossa. Ma è tra i 0,5 e i 0,55 micrometri che si ha il picco di energia.
Risulta dunque necessario comprendere la quantità di radiazioni solari che colpiscono un determinato punto per valutare l’efficienza di un impianto fotovoltaico: come si misura quest’ultima? Scoprilo nel prossimo paragrafo.
Come si misura la radiazione solare?
L’incidenza dei raggi solari è strettamente legata all’angolo d’inclinazione della radiazione. Un raggio perfettamente perpendicolare incontra una minore quantità di atmosfera lungo il suo percorso, riducendo al minimo la dispersione di energia.
Per misurare l’effettiva incidenza della radiazione solare, si possono utilizzare degli strumenti specifici per il monitoraggio degli impianti fotovoltaici.
I piranometri (o solarimetri) sono degli efficaci dispositivi capaci di calcolare con grande precisione l’irraggiamento solare. In commercio troviamo diversi modelli, tra cui i più diffusi sono:
- Termopila: utilizza un sensore bianco e uno nero e verifica la differenza di temperatura tra questi due corpi;
- Cella di riferimento: attraverso l’utilizzo di una piccola cella fotovoltaica, si riesce a determinare l’irraggiamento con un tasso di errore pari ad appena l’1%.
Queste tecniche sono spesso utilizzate per valutare l’efficienza d’impianti già esistenti. Mentre, in caso di nuove installazioni, i tecnici si basano su dati statistici ottenuti attraverso studi effettuati sul territorio.
I dati raccolti trovano posto in quelle che sono definite “tabelle d’irraggiamento solare”: scopri di più a riguardo nel prossimo paragrafo.
Valutare l’efficienza del fotovoltaico con la tabella d’irraggiamento solare in Italia
Per facilitare il lavoro dei tecnici installatori, l’ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile – fornisce periodicamente importanti dati sull’irraggiamento solare in Italia.
Queste importanti informazioni sono prodotte con una risoluzione spaziale di 1 Km x 1 Km circa e calcolate servendosi d’immagini satellitari di copertura nuvolosa. Il tutto viene fornito suddiviso per:
- Radiazione globale e diretta;
- Suddivisione oraria, giornaliera, giornaliera media mensile, annua;
- Irraggiamento orizzontale e diretto.
Sul sito dell’ENEA sono disponibili tutti i dati aggiornati sull’irraggiamento solare fotovoltaico e la tabella per l’Italia.
In base a queste analisi, il tecnico può valutare in maniera molto precisa il corretto dimensionamento dei pannelli solari in base alle esigenze dello stabile.
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