Lunedì, Dicembre 10, 2018

Prospettive Reali per un Utilizzo su Larga Scala dell’Energia Fotovoltaica

Chiariamo qui che il kWp è l’unità di misura che viene utilizzata per indicare la potenza istantanea erogata da un modulo fotovoltaico in condizioni standard, cioè con un irraggiamento di 1000 W/m2, una temperatura ambiente di 25 °C e la posizione del sole a 1,5 AM (cioè la posizione in cui il sole forma un angolo di 48° con lo zenith). Come definizione generale, il kilo-watt di picco è l’unità di misura della massima potenza teorica che può essere prodotta da un generatore elettrico.

In particolare è il caso di richiamare l’attenzione sul fatto che l’efficienza indicata in figura 7 è pari al 18% e che il coefficiente di temperatura è pari a -0,40, il che significa che:

  • il 18% dei fotoni che colpiscono il pannello in condizioni di picco STC (Standard Test Condition), alla temperatura di 25 gradi centigradi, si converte in energia elettrica;
  • Pmpp: questo dato ci informa che per ogni grado in più dei 25 gradi delle condizioni di STC, il rendimento del modulo calerà di un valore pari allo 0,4% della potenza erogata: questo significa ad esempio che se si ipotizza in estate una temperatura di equilibrio di 70 gradi centigradi, il pannello subirà un calo del rendimento pari a: (70-25) x 0,4 = 18% (portando quindi il rendimento del modulo a meno del 15%).

La variabilità della produzione fotovoltaica, sia rispetto ai vari mesi dell’anno che rispetto alle varie ore del giorno, rappresenta un altro aspetto non trascurabile e con un importante e potenziale impatto economico. In Fig.8 è riportata la produzione elettrica media mensile nei vari mesi dell’anno per un impianto solare da 3 KWp in silicio cristallino alla latitudine di Caltanissetta: si va dai 267 kWh di dicembre ai 498 di luglio (fra i due valori c’è un rapporto molto prossimo ad 1,9).

Ovviamente una variabilità notevole sussiste anche nell’arco della giornata e si può differenziare molto a seconda del mese: in Fig.9 è riportata l’irradianza alle varie ore del giorno nei mesi di luglio e dicembre (latitudine di Caltanissetta). Oltre al fatto che la produzione elettrica passa da un valore pari a zero ovviamente (di notte il fotovoltaico, evidentemente, non produce energia) fino ad un valore massimo a mezzogiorno, si deve tener conto anche della disparità della produzione di energia nei vari mesi (ad esempio, per avere la stessa potenza che a luglio produco alle 7 del mattino, a dicembre dovrò aspettare le 8 per disporne, sempre eventi meteorici permettendo).

Tutto questo, se confrontato col consumo orario riportato dai dati TERNA [6] (Fig.10), che indica un picco di consumo proprio in concomitanza delle 18 della sera, quando la produzione fotovoltaica è nulla o quasi (a seconda dei mesi), complica ulteriormente il quadro.

Purtroppo il solo dato sulla generazione di energia di per sé non è significativo, perché quello che conta è garantire anche l’erogazione di energia ad una certa potenza: questo è un concetto chiave, spesso richiamato anche dal Prof. F. Battaglia [7]. Il concetto lo si può chiarire facilmente con un semplice esempio: io posso generare 100 Wh (watt-ora) in vari modi: fornendo 1 W per 100 ore, oppure ad esempio 10 W per 10 ore. Nel primo caso ho energia per un tempo molto più lungo, ma non me ne faccio nulla, nel secondo caso posso accendere una lampadina LED per 10 ore. Noi sappiamo grosso modo cosa possiamo ricavare da un pannello solare in un anno, ma non sappiamo con quale efficienza l’energia erogata sarà resa disponibile (a meno di non disporre di adeguati sistemi di accumulo - costosi e complessi! – oppure usare la rete elettrica come deposito, spostando il problema altrove – ma può funzionare solo finché a beneficiarne sono la minoranza degli utenti elettrici).

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