ORIENTAMENTO E INCLINAZIONE

         

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VITO SPERONI CONSULENTE SULLE TELECOMUNICAZIONI E FOTOVOLTAICO

ORIENTAMENTO O AZIMUTH, E INCLINAZIONE

Quando si progetta un impianto fotovoltaico una delle cose fondamentali da tenere in considerazione è quella di scegliere la posizione migliore dove installare i pannelli solari. Per questo motivo conoscere il lato dove è maggiore l’irraggiamento giornaliero è prioritario, dato che i pannelli diventano più produttivi quando i raggi del sole son perpendicolari alla loro superficie.

Per utilizzare al meglio l’energia solare bisogna conoscere la traiettoria che il sole tiene nell’arco della giornata e durante l’anno e farò 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:

  • 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 nel cielo di tutto l’anno, opposto al solstizio d’inverno 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 l’irraggiamento giornaliero è prioritario, dato che i pannelli diventano più produttivi quando i raggi del sole son 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.

Per inclinazione intendo l’angolo (β) del modulo fotovoltaico che forma con l’orizzontale. Il modulo orizzontale avrà un’inclinazione 0°, e se fosse verticale 90°.

La radiazione diretta ricevuta da una superficie inclinata cambia con l’orientamento del pannello rispetto ai punti cardinali (Nord- Sud- Est- Ovest).

L’orientamento può essere indicato con l’angolo (ϒ) di deviazione rispetto alla direzione ideale a Sud: con segno – verso Est, con segno + verso Ovest.

A esempio un modulo esposto a Sud avrebbe un orientamento 0°, a Est -90°.

Per cui l’insieme delle combinazioni: orientamento e inclinazione determina l’esposizione del modulo

Chiaramente l’orientamento ideale è a SUD (0°)

Se non fosse possibile l’orientamento a SUD potrebbe anche andar bene sud-est o sud-ovest. Con questi orientamenti la perdita di rendimento non supera il 5% rispetto all’orientamento ottimale. Un pannello totalmente rivolto a est o ad ovest, invece potrebbe perdere, a parità di inclinazione, circa il 18% del rendimento. Un pannello rivolto a nord, potrebbe perdere quasi il 50% della produzione energetica.

INCLINAZIONE DEI PANNELLI FOTOVOLTAICI

Scelto l’orientamento che deve essere, se possibile, rivolto a SUD, si deve pensare all’inclinazione dei pannelli fotovoltaici sul tetto, che devono soddisfare due bisogni: la maggior produzione di energia possibile, e l’estetica. Per quanto riguarda l’inclinazione il tetto ha già una sua inclinazione per cui dovremo trovare il miglior compromesso tra la produzione e l’estetica.

Sono due i fattori che si deve tener presente per scegliere l’inclinazione migliore:

  • La latitudine del luogo dove saranno installati i pannelli fotovoltaici
  • il periodo dell’anno dove si avrà bisogno di maggior energia.

Come detto in precedenza, più i pannelli sono inclinati perpendicolarmente ai raggi solari e più questi producono energia, e questo si ottiene a mezzogiorno quando il sole raggiunge la massima altezza sull’orizzonte.

Per cui se sappiamo l’altezza massima e minima del sole a mezzogiorno nell’arco dell’anno, siamo in grado di poter stabilire l’inclinazione. Il giorno dell’anno che si hanno più ore di sole è tra il 20 e il 21 Giugno (solstizio d’estate), quello che ha meno ore di luce è il 21 Dicembre (solstizio d’inverno).

L’altezza del sole dipende anche dalla latitudine di dove ci troviamo. Nel caso dell’Italia la latitudine è compresa tra 47º a NORD (Alpi Aurine) ai 35º a SUD (Lampedusa).

 

Verificata la latitudine di dove ci troviamo possiamo calcolare l’inclinazione. A esempio: con un’inclinazione di 60° si sfrutta meglio i raggi del sole nel periodo invernale, e con 20° nel periodo estivo, vi indico una formula per l’inclinazione che non tiene conto delle variazioni che si dovrebbero apportare nei mesi dell’anno, ma è una media, attendibile, tra la produzione invernale ed estiva:

Inclinazione ottimale=3,7+(0,69 x Latitudine) 

Es. Milano ha una latitudine di 41,89º.

Inclinazione=3,7+(0,69 x 41,89)= 32,6º

Es. Palermo: latitudine 38º.

Inclinazione=3,7+(0,69 x 38)= 30º

AZIMUT e TILT FOTOVOLTAICO

Il sole, durante la giornata, si sposta da Est a Ovest e dal basso verso l’alto, per questo motivo per definire la direzione dei raggi solari rispetto alla superficie del modulo fotovoltaico avrò bisogno di due grandezze:

  • Azimut=  indica la direzione orizzontale da Est a Ovest del generatore fotovoltaico
  • Tilt= indica l’angolo del generatore fotovoltaico (la direzione verticale  dal basso all’alto).

L’orientamento del pannello fotovoltaico indicato con angolo di Azimut (ϒ) come visto in precedenza si associa per convenzione 0° al Sud, -90° a Est, e + 90 a Ovest-

L’inclinazione è l’angolo di inclinazione rispetto al suolo, o al piano orizzontale di installazione del generatore fotovoltaico che viene anche chiamato “angolo di Tilt” indicato con (β).

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