Come calcolare la produzione di un impianto fotovoltaico

Caratteristiche importanti

• Fabbisogno di energia elettrica
• Potenza
• Rendimento
• Latitudine, orientamento e inclinazione
• Simulatori online

La quantità di energia elettrica consumata o prodotta si misura in Wh (watt per ora) o in kWh (kilowatt per ora). Se vuoi conoscere quanto consuma un apparecchio elettrico durante il suo utilizzo devi semplicemente moltiplicare la sua potenza in kilowatt per il tempo durante il quale l’energia è consumata.

Per esempio, un radiatore da 1000 Watt acceso per un’ora, consumerà 1000 Wh ovvero 1 kWh. Il kWh è d’altra parte l’unità di misura che troverai sulle bollette del tuo fornitore di energia.

Per stimare il tuo fabbisogno energetico devi sommare i consumi dei singoli apparecchi che vuoi alimentare.

Se devi stimare il fabbisogno energetico di pochi apparecchi, ad esempio per dotarti di un pannello solare per il camper, non dovrai far altro che sommare i consumi dei singoli dispositivi che vuoi alimentare.

Se invece stai progettando di realizzare un impianto fotovoltaico per la tua casa, il calcolo è ovviamente un po’ più complesso. Puoi far riferimento all’APE (Attestato di Presatazione Energetica) della tua abitazione per conoscere il fabbisogno annuo di energia elettrica oppure leggere i consumi medi annui riportati sulla bolletta della luce.

Se non disponi di questi dati puoi trovare sul web dei simulatori che ti consentono di valutare il tuo fabbisogno energetico in base al numero dei componenti del nucleo familiare, alla superficie dell’abitazione e agli elettrodomestici utilizzati.

Per darti un’idea approssimativa, ecco i consumi annui in kWh di alcuni apparecchi elettrici (naturalmente il consumo dipende molto dalla classe energetica dell’apparecchio):

• forno elettrico 120 kWh
• televisore, computer e lampadina fluorescente 150 kWh
• ferro da stiro 160 kWh
• aspirapolvere 190 kWh
• lavastoviglie 200 kWh
• forno a microonde 230 kWh
• condizionatore 240 kWh
• lavatrice 260 kWh
• frigorifero e freezer 600 kWh
• scaldabagno elettrico 1500 kWh

Si stima che, per una famiglia di quattro persone che utilizza due TV, due computer, un frigo, una lavastoviglie, una lavatrice, due condizionatori e uno scaldabagno elettrico, il consumo annuo è compreso tra 2700 e 3.600 kWh.

In linea di massima puoi considerare che se i tuoi consumi sono intorno ai 3000 kWh annui (inferiori quindi a 4000 kWh annui) e vivi in una zona che produce almeno 1200 kWh, un impianto da 3 kW sarà sufficiente a coprire i tuoi fabbisogni.

Se consumi tra 4000 e 6000 kWh ti occorrerà un impianto da 4,5 kW.

L’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico verrà in parte consumata e in parte immessa in rete mediante il meccanismo dello Scambio sul posto.

La potenza di un pannello fotovoltaico è espressa in kWp (kilowatt picco) e rappresenta la potenza elettrica istantanea prodotta in condizioni ideali (con irraggiamento di 1000 W/m² temperatura ambiente di 25°C, posizione del sole a 48° con lo zenith). È la potenza teorica massima prodotta dal pannello ed è quindi un suo dato caratteristico.

Il rendimento del pannello è la quantità di energia solare che il pannello riesce a convertire in energia elettrica per unità di superficie. Per calcolare il rendimento del pannello si applica la seguente formula:

• Rendimento % = (Potenza pannello / Superficie pannello / 1000) x 100

Ad esempio, un pannello da 250 Wp, di dimensioni 1,65 x 1,00 (superficie 1,65 m²) avrà rendimento:

• Rendimento % = (250 / 1,65 / 1000) x 100 = 15,15%

Cioè il pannello avrà un rendimento del 15,15% che significa che nelle condizioni ideali il pannello convertirà in energia elettrica il 15,15% della radiazione solare.

I simulatori online

Sulla pagina web del GSE (Gestore Servizi Energetici) puoi trovare un simulatore che ti consente, inserendo le coordinate geografiche, di stimare il fabbisogno annuo e la superficie da riservare ai pannelli fotovoltaici, di calcolare la potenza necessaria, la quantità di energia autoconsumata e la quantità di energia prodotta.

Sulla mappa del PVGIS puoi anche vedere gli impianti fotovoltaici installati nelle vicinanze della tua abitazione e la loro potenza.

Rendimento e componenti del pannello

Il rendimento di un pannello varia anche in funzione delle sue componenti. Considera all’incirca:

• 6% per i pannelli in silicio amorfo;
• 15% per i pannelli in silicio policristallino;
• dal 16 al 24% per i pannelli in silicio monocristallino.

Questo significa che utilizzando ad esempio del pannelli di silicio amorfo (pannelli a film sottile) avrai bisogno del quadruplo della superficie rispetto al silicio monocristallino.

Quanti pannelli fotovoltaici sono necessari

In media, per installare 1 kW devi considerare circa 4 pannelli da 250 watt o 3 pannelli da 350 watt.

La superficie di tetto necessaria la ottieni moltiplicando la superficie del singolo pannello per il numero dei pannelli. In genere per 1 kW occorrono circa 6-7 m² di superficie libera.

Il rendimento di un pannello fotovoltaico (ossia la quantità di energia prodotta) dipende da diversi fattori.

• Latitudine: un pannello installato a Milano (irraggiamento annuo di 1405 kWh/m²) produce meno kilowatt/ora (kWh) per ogni kilowatt picco (kWp) rispetto a Palermo (irraggiamento annuo 1732 kWh/m²).
• Orientamento, chiamato anche angolo di azimuth. L'orientamento ideale è ovviamente a Sud. L'angolo di azimuth si misura partendo da Sud (angolo 0°), Est è -90°, Ovest è +90°.
• Angolo d'inclinazione del pannello, detto anche angolo di tilt. Quello ideale dipende dalla stagione: in inverno un’inclinazione di 60° permetterebbe di sfruttare meglio i raggi del sole mentre per il periodo estivo l’ideale sarebbe 20° ma, non potendo variare l’inclinazione dei pannelli, un buon compromesso è un angolo di tilt di 30°. Tra nord e sud Italia c’è una piccola differenza, a Milano l’inclinazione ideale è 32,6°, a Palermo 30°.
• Tecnologia del pannello: silicio monocristallino, policristallino, amorfo o film sottile sono le tecnologie più utilizzate.
• Altri fattori come la presenza di ombre, il clima ecc.

Per avere un’idea di quanto l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli ne influenzano il rendimento puoi moltiplicare i seguenti coefficienti di riduzione per il rendimento annuo del pannello o dell'impianto:

Ad esempio, se un impianto a Milano produce 3000 kWh annui se è orientato a Sud con angolo di 30°, lo stesso impianto orientato a Est con angolo di inclinazione di 60° produrrebbe 2340 kWh.

Per un calcolo più preciso del rendimento del pannello fotovoltaico puoi utilizzare il simulatore online PVGIS realizzato dal Joint Research Centre della Commissione Europea, uno strumento gratuito e facile da usare anche per i non addetti ai lavori. Il PVGIS fornisce:

• la produzione elettrica media giornaliera e mensile;
• la media dell’irraggiamento giornaliero e mensile al m².

Guida scritta da:

Gianfrancesco, Tuttofare & programmatore informatico, 62 guide

Interessato fin da bambino ai lavori manuali e alla tecnologia e da sempre affascinato dal bricolage e dalla lavorazione del legno, ho colto l'occasione dell'acquisto della nuova casa per dedicarmi a questa mia passione. Decorazione (ovviamente con l'aiuto di mia moglie), creazione di mobili su misura per la stanza di mio figlio ma anche impianto elettrico e idraulico... insomma, mi sono dato da fare! Per mancanza di spazio, non ho un laboratorio fisso e alcuni degli utensili che sognavo non sono ancora entrati a far parte della mia collezione. Conosco molto del mondo del fai-da-te e per questo spero di poterti guidare nella scelta dei tuoi prodotti.