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MANUALI TECNICI
IRRAGGIAMENTO SOLARE
Il sole è la principale fonte di energia che la terra è in grado di disporre, ed è costituita per l’80% da Idrogeno, dal 19% da Elio, e per l’1% sono elementi ignoti.
L’energia irradiata dal sole deriva da una reazione termonucleare che converte massa in energia. Il sunto è nella famosa relazione: E=mc² (energia uguale a massa per la velocità della luce al quadrato).
Per cui il sole irradia energia all’esterno che si propaga sotto forma di radiazione e il 99% di questa ha una lunghezza d’onda compresa tra i valori 0.4 e 0.74 µm.
IRRAGGIAMENTO SOLARE AL SUOLO
I livelli di radianza solare osservabili sulla superficie terrestre dipendono da diversi fattori, tra cui la distanza tra la Terra e il Sole, la composizione e l’estensione dell’atmosfera, la presenza di nuvole e la conformazione sferica del pianeta. Di conseguenza, l’irradianza globale su una superficie orizzontale varia costantemente sia nel tempo sia nello spazio, influenzata dall’ora del giorno, dalla stagione e dalla posizione geografica. Le nuvole, con le loro variazioni imprevedibili, contribuiscono ulteriormente all’instabilità dei valori di irradianza.
In linea generale, in Italia centrale si registra un valore medio di irradianza globale orizzontale pari a circa 180 W/m²; questo valore si riduce a circa 160 W/m² al nord e aumenta fino a 200 W/m² al sud. Non tutta la radiazione solare raggiunge il suolo terrestre: una parte viene riflessa dall‘atmosfera, un‘altra riesce a penetrarla, ma subendo in parte un’assorbimento; una porzione di questa si diffonde in tutte le direzioni a causa della deviazione dei raggi. La frazione di radiazione che arriva direttamente sulla superficie terrestre viene definita diretta.
La parte diretta più quella diffusa rappresenta la Radiazione Globale. Se la superficie non è orizzontale ma inclinata si aggiunge anche la radiazione riflessa.
La radiazione riflessa dipende dalla natura del terreno e tale capacità viene quantificata tramite i coefficienti di Albedo che è il rapporto tra la radiazione riflessa da una superficie e la radiazione incidente sulla superficie stessa.
I coefficienti di Albedo possono assumere valori compresi tra 0 e 1.
Alcuni coefficienti di Albedo:
RADIAZIONE SOLARE
L’energia percepita dal sole su una specifica unità di superficie, calcolata nell’arco di un determinato intervallo temporale, prende il nome di radiazione solare. Questo termine, radiazione solare, viene spesso designato anche come concetto generico all’interno dell’ambito dell’irraggiamento solare, facendo riferimento al campo elettromagnetico. Di norma, il calcolo si applica a una superficie orizzontale di un metro quadrato e viene misurato utilizzando l’unità kilowattora per metro quadrato (kWh/m²).
La capacità operativa di un sistema fotovoltaico, ovvero la potenza elettrica espressa in kilowatt (kW), è direttamente influenzata dal livello di irraggiamento solare.
Contestualmente, la quantità totale di energia elettrica generata, rappresentata in kilowattora (kWh) per uno specifico periodo di tempo, dipende in gran parte dalla quantità di radiazione solare disponibile durante tale intervallo temporale.
DIFFERENZA TRA IRRAGGIAMENTO E RADIAZIONE SOLARE
La differenza tra irraggiamento e radiazione solare è la seguente:
- L‘irraggiamento rappresenta la potenza ricevuta per unità di superficie, generalmente riferita a una superficie orizzontale di un metro quadrato, proveniente dal Sole in modo diretto o indiretto ed espressa in kW/m².
- La radiazione solare, invece, indica l’energia raccolta dalla stessa unità di superficie in un determinato intervallo di tempo, anch’essa proveniente direttamente o indirettamente dal Sole, ed è misurata in kWh/m².
Per utilizzare al meglio l’energia solare bisogna conoscere la traiettoria che il sole tiene nell’arco della giornata e durante l’anno, per questo motivo si farà riferimento ai diagrammi polari.
Se voi osservate il cielo dalla terra il percorso del sole sulla volta celeste assume la forma di un arco come in figura.
Nell’emisfero Nord possiamo osservare che:
- nel corso dell’anno la durata delle ore di luce e il percorso del Sole variano al variare delle stagioni
- la durata di luce è massima il 21 giugno (solstizio d’estate) dove alle ore 12 il sole raggiunge il punto più alto nel cielo di tutto l’anno,
- opposto al solstizio d’inverno il 21 dicembre,
- mentre i due equinozi di marzo e settembre sono intermedi tra il massimo e il minimo.
Per questo motivo conoscere il lato dove è maggiore la radiazione solare giornaliera è prioritario, dato che i pannelli diventano più produttivi quando i raggi del sole sono perpendicolari alla loro superficie.
I moduli vengono inclinati per aumentare la radiazione diretta, volutamente se i pannelli sono a terra, oppure seguono l’inclinazione della falda del tetto.
IRRAGGIAMENTO
L’irraggiamento è l’Energia per unità di area proveniente dal sole (kWh/m²) che varia punto per punto.
I dati sull’irraggiamento e come conseguenza l’orientamento sono fondamentali per la progettazione di un impianto fotovoltaico le cui celle sfruttano la luce solare per generare energia elettrica.
L’irraggiamento solare al suolo è condizionato dai seguenti fattori:
- dalla distanza dalla Terra al sole
- dalla presenza di atmosfera che circonda il pianeta
- dall’influenza delle nubi
- dalla forma sferoidale della Terra.
Esempio:
- L’irraggiamento annuo a Milano è di circa 1405 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°) se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 3,85 kWh/m² giorno che corrispondono a 3,85 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
- L’irraggiamento annuo a Roma è di circa 1653 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°)se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 4,53 kWh/m² giorno che corrispondono a 4,53 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
- L’irraggiamento annuo a Palermo è di circa 1732 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°) se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 4,75 kWh/m² giorno che corrispondono a 4,75 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
TABELLE IRRAGGIAMENTO (ENEA)
