Perchè i miei pannelli fotovoltaici non producono quanto dichiarato?

Succede a volte che i clienti ci segnalino che i loro pannelli non producano la potenza nominale dichiarata.

Alla domanda 'Perché i miei pannelli fotovoltaici non producono quanto dichiarato?' cerchiamo di dare una risposta semplice, chiara ma approfondita.

'Ho comprato un pannello da 100 Watt ma non produce quanto dichiarato. Perché non avete scritto che era da 70/80 watt?? '

Per rispondere a questa domanda dobbiamo analizzare 3 aspetti che concorrono alla produttività di un pannello fotovoltaico:

I Watt di picco e le condizioni standard

Il cliente che ha posto dal domanda non ha considerato un aspetto: i pannelli fotovoltaici non sono una resistenza, tant'è che l'unità di misura che identifica la potenza del pannello non è espressa in Watt (W) ma in Watt di picco (Wp).

A differenza di un resistenza elettrica (ad esempio una lampadina) dove la potenza (o assorbimento) è espressa in Watt, i Watt Picco dei pannelli fotovoltaici indica la potenza massima raggiungibile in determinate condizioni.

Queste sono le condizioni 'standard' di laboratorio definite a livello mondiale per il calcolo della potenza di picco (Wp) dei pannelli:

W
Per metro quadro di irraggiamento
°C
Temperatura sulla cella
°
Angolazione del sole con lo Zenith (1,5 AM)

Chiaramente queste specifiche condizioni, facilmente ottenibili in laboratorio, su impianti installati si verificano raramente (se non mai). 

Quindi, una volta installato, difficilmente è possibile che il pannello possa raggiungere la potenza di picco dichiarata.

Questo grafico illustra il rendimento tipico dei pannelli fotovoltaici in funzione dell'irraggiamento.

Come si intuisce facilmente, al diminuire dell'irraggiamento crolla la corrente in uscita dal pannello fotovoltaico.

L’incidenza dell’irraggiamento sulla tensione e corrente, come si vede dal grafico, non incide sul valore della tensione, mentre varia in modo proporzionale la corrente al variare dell’intensità dell’irraggiamento.

Coefficiente di temperatura

La temperatura influenza la produzione elettrica del pannello fotovoltaico? SI!

E contrariamente a come si potrebbe pensare più diminuisce la temperatura e più è alto il rendimento del pannello fotovoltaico.

Indicato nella scheda tecnica del pannello fotovoltaico, viene riportato un coefficiente di temperatura. Ovvero un valore che indica il calo di rendimento in funzione della temperatura raggiunta dalla cella.

Secondo analisi in materia, le classiche celle fotovoltaiche al silicio che compongono i moduli, possono subire un calo di efficienza di circa 0,5% per ogni °C supplementare.

In altre parole, tutti gli impianti fotovoltaici diminuiscono il rendimento all’aumentare della temperatura di funzionamento.

Ecco spiegato perché un pannello in pieno solo tutto il giorno produce meno della sua potenza nominale anche se il sole fosse a picco e non ci fossero nuvole a mitigare l'irraggiamento.

Per i moduli di vecchia generazione, il coefficiente di temperatura è di circa lo 0,50%, vale a dire che per ogni °C in più si ha una perdita di resa dello 0,50% per ogni singolo modulo fotovoltaico.

Ad esempio, per un pannello le quali celle raggiungessero i 45° C, temperatura facilmente raggiungibile in qualsiasi periodo dell'anno, si avrebbe una riduzione di potenza anche del 10%.

Calo = Temperatura Celle - Temperatura base (25°C) * Coefficiente di perdita

Ad esempio: (45°C - 25°C) * 0,50% = 20*0,50% = 10%

Il grafico illustra il rendimento dei pannelli fotovoltaici in funzione della temperatura della cella.

Al diminuire della temperatura (linea blu) ne aumenta la tensione.

Rendimento del sistema

L'ultimo fondamentale aspetto da considerare è il rendimento del sistema.

Infatti non è possibile misurare la potenza in uscita dal pannello ma la misureremo in uscita da un inverter oppure da un regolatore di carica.

Queste apparecchiature realizzano una conversione che può essere DC-AC (ad esempio gli inverter) o DC-DC (come i regolatori di carica).

In funzione delle loro caratteristiche, della tecnologia, e non ultimo della qualità stessa dei prodotti utilizzati abbiamo diversi fattori di conversione che determinano delle normalissime perdite in fase di conversione.

In questo caso definire un fatto per è pressoché impossibile ma si può comunque parlare di perdite a partire dal 5% (per inverter di rete ben ottimizzati) fino ad arrivare al 20% di perdite per inverter e regolatori di carica di qualità inferiore.

Non parliamo poi di eventuali sistemi di accumulo che riducono ulteriormente questi valori.

Considerazioni finali

In conclusione delle analisi sopra elencate, sommando le perdite dovute ai 3 fattori che abbiamo considerato è quindi normale aspettarsi da un pannello da 100Wp una resa di 70Wp/80Watt, ovvero un 20/30% di perdite totali.

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