CALCOLO POTENZA
IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Sezione tecnica: Potenza impianto fotovoltaico

Abbiamo già accennato al calcolo della potenza di un pannello fotovoltaico, e per poter confrontare la potenza fotovoltaica di vari moduli, ai produttori può essere chiesto il "flash test" eseguito sui moduli dove possono trovare, in condizioni standard (STD), i dati di ogni singolo pannello fotovoltaico.
Questi flash test sono spesso simili a quelli disponibili nelle schede tecniche come quella allegata in
questa pagina di spiegazioni.

Normalmente ci si riferisce alla potenza nominale di impianto fotovoltaico ed è pari alla somma della potenza di tutti i pannelli fotovoltaici installati in condizioni nominali (o standard).
Per esempio, un impianto composto da 12 pannelli da 245Wp ha una potenza di 2940Wp, ovvero 2.94kWp, che era il tipico impianto da 3kWp.
Le condizioni standard però, riportate anche molto spesso nelle schede tecniche dei pannelli fotovoltaici, sono:
- irraggiamento specifico di 1000 W/m²;
- AIR MASS di 1.5, ovvero l'assorbimento di specifiche lunghezze d'onda di un'altezza pari a 1.5 volte l'altezza media dell'atmosfera;
- temperatura cella di 25°C, dato da non sottovalutare perchè può cambiare molto la curva caratteristica del pannello fotovoltaico.

Quasi sempre, purtroppo, le condizioni standard non sono verificate perchè l'irraggiamento è molto diverso dal nominale, anche solo per il fatto che fisicamente il sole non incide sul pannello fotovoltaico in modo perpendicolare.
Ipotizziamo per esempio un modulo fotovoltaico che abbia le caratteristiche di cui come alla scheda tecnica allegata a questa pagina e proviamo a calcolarci, nel punto di MPP con un irraggiamento di 400 W/m² la sua potenza fotovoltaica.
Essa sarà pari a circa 30Vcc x 3A = 90Wp.
Ancora: ipotizziamo un pannello fotovoltaico che si trovi in un sito, come potrebbe essere nelle nostre zone di lavoro abituale delle provincie di Bergamo, Brescia, Monza, Milano e Lecco, in alta montagna.
La temperatura della cella potrebbe benissimo essere di 0°C, quindi la potenza fotovoltaica quando il sole è perpendicolare al pannello ed in condizioni di irraggiamento ottimali sarà pari a circa 34Vcc x 8A = 272Wp.
Da questi brevi calcoli, capiamo due cose: è importante che, come detto per l'inverter, l'inseguitore MPPT, sia sufficientemente veloce; seconda cosa è che, per pannelli fotovoltaici con medesime caratteristiche elettriche, la produzione fotovoltaica è quasi identica, e quindi dubitate quando vi "suggeriscono" che i loro moduli "producono di più" perchè spesso non è vero.

Ma allora che potenza è necessaria per una "abitazione normale", e soprattutto, quanto produce un impianto fotovoltaico?
Prima di rispondere immaginiamo che una persona single abbia un contatore della potenza di 3kW, ma che sia poco in casa. Il suo consumo potrebbe essere di 1000-1500 Chilowattora all'anno (kWh/anno), al più 2.000, con una bolletta di poche decine di euro a bimestre.
Viceversa, per una famiglia che ha lo stesso contatore della potenza di 3kW ma con tante persone che "vanno e vengono da casa e lasciano sempre accese le luci" possono avere diverse migliaia di Chilowattora all'anno, anche 5-6.000, con bollette che di rado scendono al di sotto di 180€ a bimestre...eppure è lo stesso contatore di 3kW, come mai?
Ebbene, la prima cosa da indagare per valutare la potenza dell'impianto fotovoltaico, sono i consumi e si possono desumere direttamente dalla bolletta, solitamente a metà pagina sulla sinistra, dove è scritto "Consumo stimato annuo", come in figura sotto nel riquadro rosso

In prima approssimazione si può stimare che l'impianto fotovoltaico debba avere una potenza nominale di circa il consumo medio annuo diviso un fattore di mille ovvero, nel caso considerato di un consumo annuo di 2.600-2.700 kWh all'anno, potrebbe essere sufficiente un impianto da 2,7kWp.
Questo per un calcolo della potenza di un impianto fotovoltaico come prima stima, ma quanto produce un impianto fotovoltaico?

Se vuoi capire quanto produce un IMPIANTO MINIEOLICO, clicca qui.

Ci sono diversi simulatori di produzione fotovoltaica: il sito dell'ENEA, Ente Nazionale delle Energie Alternative (clicca qui), un simulatore europeo, PVGIS, Photovoltaic Geographical Information System (clicca qui), alcune norme tecniche, in particolare la UNI 10349, ma in seconda approssimazione possiamo stimare la produzione fotovoltaica in circa 950-1100 kWh all'anno per ogni kWp di potenza fotovoltaica.
Questo significa che se la bolletta è di circa 4000-5000 Chilowattora all'anno, per coprire il consumo annuo sarà necessario un impianto di potenza fotovoltaica di circa 4-5kWp, non un impianto "standard" di 3kWp.
Ci sono tanti fattori che determinano la diminuzione o aumento della produzione fotovoltaica, da inserire necessariamente nei simulatori indicati sopra, e possono incidere parecchio.
Questi fattori sono: inclinazione (tilt), deviazione rispetto al Sud (azimuth), zona climatica, presenza di camini/comignoli, presenza di piante, palazzi, colline, montagne, camini industriali, etc.

Allo stesso modo, per calcolare la potenza di un impianto fotovoltaico industriale o commerciale, va prima di tutto considerata l'energia consumata che si ricava dalle fatture emesse dal gestore locale.
È chiaro che la redditività per una azienda commerciale o industriale deve essere massimizzata per cui, il calcolo deve essere eseguito in funzione del profilo di carico del consumatore. In altre parole deve essere considerata anche la potenza istantanea di energia elettrica assorbita.

Facciamo un esempio semplificato.
Supponiamo che un piccolo centro commerciale consumi globalmente dai 40 ai 60kW di potenza elettrica con un consumo annuo di circa 200.000kWh all'anno: nel caso in cui si installi una potenza di circa 200kW abbiamo un fattore di autoconsumo del 100% circa in pieno inverno a causa del fatto che la produzione fotovoltaica è bassa, del 70% in primavera/autunno, e meno del 50% in piena estate.
In tal caso la convenienza è discreta avendo un fattore di autoconsumo medio superiore al 70%, ma nel caso in cui si volesse realizzare un impianto fotovoltaico di potenza superiore diminuirebbe la convenienza a causa del fatto che la vendita di energia in eccesso, allo stato attuale, è pagata molto male.
Viceversa, se si realizza un impianto fotovoltaico industriale un pò sottodimensionato, diciamo il 10-20% in meno, oppure si è a conoscenza che durante il periodo estivo il consumo incrementa a causa per esempio del maggior utilizzo del raffrescamento, il fattore di autoconsumo aumenta notevolmente, superando abbondantemente l'80%, aumentando di parecchio la convenienza dell'impianto fotovoltaico.

Il simulatore PVGIS tiene conto già di molti parametri accennati prima per cui, inserendo le coordinate geografiche, tilt, azimuth e potenza dell'impianto fotovoltaico, ed ipotizzando diverse potenze di impianto fotovoltaico industriale ci si può avvicinare al calcolo della produzione necessaria per l'utenza, PVGIS lo trovate a questo link.
Il calcolo è sufficientemente accurato, ma bisogna inserire i dati in modo corretto, pena la possibilità di commettere errori grossolani nel calcolo della produzione fotovoltaica. Per questo motivo forniamo assistenza gratuita e calcoliamo noi la stima della potenza necessaria.
Una volta calcolata la potenza fotovoltaica approssimata, è necessaria l'ispezione del tetto per calcolare, metro (o meglio "bindella") alla mano, le reali dimensioni e verificare che esse siano sufficienti per l'impianto fotovoltaico prescelto, escludendo camini e comignoli che non si possono eliminare, ed escludendo l'ombra che essi proiettano.
Per il calcolo della potenza fotovoltaica solitamente ci si affida ad un professionista che, nel redigere un preventivo deve inserire diversi dati compresi di produzione fotovoltaica, un piccolo business plan, costi, garanzie, tempi di realizzo stimati, etc. che è
il nostro modo di operare.