Quando si pensa ad un impianto fotovoltaico, viene automatico immaginarlo orientato a sud. E’ una questione di logica, di immediatezza nella comprensione del suo funzionamento; lo vediamo posizionato in quel modo perchè così ci dà l’impressione che sia pronto per cogliere tutta la forza irradiata dal sole.
Ma questa soluzione non è l’unica possibile e soprattutto non è detto che sia la miglore rispetto alle necessità dell’utente, rispetto ai propri modi di consumare l’energia elettrica. Come vedremo a breve, infatti, l’abbandono dei “Conti Energia”, ci deve portare a modalità di progettazione completamente diverse da quanto ci avevano abituato gli incentivi per gli impianti fotovoltaici, modalità che ora richiedono un maggiore sforzo di analisi del contesto.
Prima di cominciare
Voglio precisare fin da subito che in questo articolo ci focalizzeremo sugli impianti fotovoltaici installati su edifici ad uso industriale, commerciale e del terziario, ma i concetti generali che vedremo valgono anche per le installazioni residenziali.
Non saranno inoltre considerati gli impianti fotovoltaici “speciali”, come ad esempio i sistemi ad inseguimento su 2 assi oppure i recenti impianti “bifacciali” da posizionare verticalmente, per i quali sono necessarie tutt’altre considerazioni, anche dal punto di vista dell’impatto ambientale.
Il tetto di riferimento per il presente articolo è pertanto la classica copertura piana (in guaina, in cemento oppure ghiaia) e quella industriale a “shed”.
Abitudini da cambiare
In Italia gli impianti fotovoltaici sono stati adottati su larga scala quando nel febbraio 2007 è entrato in vigore il “Secondo Conto Energia”, un meccanismo di incentivazione che premiava l’energia prodotta. Questo sistema ha portato alla realizzazione di un grande numero di impianti orientati a Sud in quanto era la soluzione che permetteva la maggiore produttività possibile e quindi i maggiori “guadagni”.
Ecco quindi giustificata la nascita “come funghi” di impianti fotovoltaici, compresi quelli a cessione totale collocati nelle posizioni più disparate e che non avevano nulla a che vedere con le esigenze energetiche locali.
Ritorno al reale
Oggi, finiti gli incentivi e con il notevole abbattimento dei costi dei moduli fotovoltaici, il mercato di questi impianti è profondamente cambiato. Abbandonata la realizzazione di impiani fotovoltaici per scopi meramente speculativi, ora ma costituiscono una soluzione per autoprodursi tutta o buona parte dell’energia elettrica necessaria per i propri utilizzi, sia domestici che aziendali.
Gli impianti quindi ora sono finalizzati all’autoconsumo o quantomeno a funzionare in regime di Scambio sul Posto (ne ho parlato in questo articolo).
Un investimento da valutare anche perché, se praticato con la giusta attenzione, permette generalmente di venir ammortizzato in circa 5-6 anni.
Ma… ci sono da prendere le misure
Oggi l’impianto fotovoltaico è un abito che deve essere fatto su misura per l’edificio che lo indossa. Buttare nel tetto più moduli possibili, come si faceva ai “bei tempi” dei conti energia, non è cosa da farsi ed anzi è una prassi che può generare più costi che benefici.
Ne consegue che per ogni edificio, prima di procedere alla progettazione dell’impianto fotovoltaico, si dovranno catalogare le utenze elettriche ed analizzare il loro comportamento, sia giornaliero che nell’arco dell’anno, oltre che visionare i classici consumi da rete. Si dovrà cioè cercare di capire come e quando viene utilizzata l’energia elettrica, elemento fondamentale per inquadrare l’impianto fotovoltaico più adatto.
Errori da non fare
Immaginiamo ora di installare un “classico” impianto fotovoltaico orientato completamente a SUD, installato in un edificio del industriale o de terziario allo scopo di coprire i propri consumi.
Cosa succede all’energia elettrica prodotta se a mezzogiorno l’azienda va in pausa pranzo fermando impianti e macchinari per un paio d’ore? Non è una domanda strana, anzi, è una situazione molto più frequente di quanto si possa immaginare, e purtroppo è una situazione in cui una fetta importante dell’energia elettrica prodotta non verrà utilizzata ma finirà in rete, diminuendo la percentuale di autoconsumo, ed aumentando quindi i tempi di ammortamento.
Questo è l’esempio più palese di incongruenza tra l’impianto fotovoltaico orientato a SUD e gli orari di lavoro dell’utente che se lo è fatto installare sopra la testa.
Altra cautela và usata con le azienche che lavorano in ciclo continuo, “H24”, dove la taglia dell’impianto fotovoltaico andrebbe scelta sulla base dei consumi annuali nella fasce F1 ed F2 (ossia “Peak”), ma escludendo la fascia F3, altrimenti ci si trova con un impianto fotovoltaico sovradimensionato rispetto alle ore diurne e con un autoconsumo molto peggiore del previsto (e tempi di ammortamento molto più lunghi).
Da Sud ad Est-Ovest
Per risolvere i problemi sopra citati, la migliore soluzione è quella di realizzare un impianto con orientamento EST-OVEST invece che il tradizionale impianto orientato a SUD.
Si hanno cioè il 50% dei moduli orientati a d EST ed il 50% dei moduli orientati ad OVEST.
Questa soluzione installativa ha il vantaggio di “spalmare” la produzione di energia durante le ore di luce senza concentrare la produzione tutta in un determinato orario come fanno invece alle 12:00 gli impianti orientati a sud. Per contro la produzione su base annua sarà leggermente più bassa e saranno necessarie delle accortezze nella realizzazione dei cablaggi e nei collegamenti con gli inverter rispetto all’impianto con azimut verso sud.
Come si vede dal grafico qui sopra, l’impianto EST-OVEST (zona blu) ha un picco a mezzogiorno molto più smussato rispetto all’impianto orientato a SUD, ma garantisce migliore erogazione durante le prime del mattino e le ultime ore del pomeriggio, coprendo maggiormenti i consumi elettrici dell’utente.
Un riepilogo dei punti salienti
Vediamo ora una tabella che riporta un confronto tra le caratteristiche (vantaggi e gli svantaggi) delle due soluzioni; per fare il confronto ho ipotizzazo di avere essere in una zona dell’Italia centrale (con la latitudine di Roma); nell’ipotesi inoltre si considera di avere un edificio con tetto piano di circa 100mq dove si possano realizzare indifferentemente le due soluzioni:
| Impianto “SUD” (*) |
Impianto “EST+OVEST” (**) |
|
| Orario di maggior produzione | 12:00 | diluito nel giorno |
| Potenza su 100 mq | 12 kWp | 15 kWp |
| Produttività su 100mq | 17 MWh | 19,5 MWh |
| Autoproduzione ipotizzabile | 50-60% | 80-90% |
| % Produttività rispetto al capitale investito | 100% | 91% |
| Numero minimo di MPPT | 1 | 2 |
| Resistenza al vento | peggiore | migliore |
| % Potenza rispetto allo spazio occupato | 80% | 100% |
| Problema ombreggiamenti | SI | NO |
(*) Impianto Azimut 0°
(**) Impianto così composto: 50% dei moduli Azimut -90° & 50% dei moduli Azimut 90°.
Altri punti da non tralasciare
Altro aspetto che si tende a dimenticare è verificare la tipologia degli impianti di climatizzazione presenti nell’edificio in cui si sta andando ad installare l’impianto fotovoltaico. Ad esempio, la presenza di pompe di calore e/o condizionatori dovrebbe incoraggiare l’utilizzo di moduli con orientamento EST-OVEST.
In presenza di impianti di condizionamento estivo, ad esempio, i migliori valori di autoconsumo sarebbero dati da un impianto fotovoltaico con orientamento ad OVEST, con produzione elettrica prevalente di pomeriggio, mentre per edifici riscaldati con pompe di calore, sarebbe preferibile un impianto verso EST per anticipare la produzione elettrica già dalle prime ore del mattino; l’impianto EST-OVEST sarebbe quindi un compromesso che andrebbe a coprire entrambe queste esigenze.
Conclusioni
Realizzare un impianto fotovoltaico orientato completamente a SUD ha poco senso se avete a disposizione una copertura piana, dove poter scegliere liberamente l’orientamento (detto anche AZIMUT).
Se l’impianto fotovoltaico viene realizzato allo scopo di coprire i consumi interni, la soluzione EST-OVEST è quella in generale più idonea perché “diluisce” la produzione di energia nell’arco della giornata, favorendo quindi gli autoconsumi, andando a minimizzare la quota di energia immessa in rete.
Questa soluzione sfrutterebbe appieno la superfice che abbiamo a disposizione in copertura, rispetto all’impianto orientato a SUD, che invece deve mantenere degli spazi vuoti per evitare l’ombreggiamento tra i moduli.
Un buon compromesso, in presenza di impianti per il condizionamento dell’aria, potrebbe essere la realizzazione di un impianto fotovoltaico orientato verso OVEST, ad esempio di 45° , soluzione che non avrebbe il difetto di concentrare enormemente la produttività alle ore 12, ma farebbe coincidere il picco della produzione fotovoltaica con il momento di maggior caldo (e quindi con il momento di maggior richiesta di aria condizionata).
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