Fotovoltaico per tutti: orientamento ottimale dei moduli e inseguitori solari, come funzionano

Nelle fasi di progettazione di un impianto fotovoltaico a terra, l’orientamento dei moduli è un fattore determinante al fine di massimizzare la produttività dell’impianto. Per ottenere il massimo risultato i pannelli fotovoltaici saranno orientati a sud con un’inclinazione che dipende sostanzialmente dalla latitudine (maggiore alle latitudini più elevate).

L’unico sistema per aumentare la produttività di un impianto fotovoltaico è quello di dotare i pannelli solari di un sistema di movimentazione (di tipo meccanico) che consenta di orientarli sempre nella corretta direzione, in ogni ora del giorno (inseguitori monoassiali con asse nord-sud) o in ogni stagione (inseguitori monoassiali con asse est-ovest) oppure in ogni giorno dell’anno a qualsiasi ora (inseguitori biassiali).

Per quanto riguarda gli inseguitori monoassiali, quelli che garantiscono la massima produttività rispetto a impianti fissi sono ovviamente quelli che privilegeranno il movimento con la maggiore escursione ovvero il movimento est-ovest. Di questo tipo di inseguitori  (monoassiali) fanno parte diverse tipologie.

INSEGUITORI DI ROLLIO
Si prefiggono di seguire il sole lungo la volta celeste nel suo percorso quotidiano, a prescindere dalla stagione di utilizzo. In questo caso l’asse di rotazione è nord-sud, mentre l’altezza del sole rispetto all’orizzonte viene ignorata. Al fine di evitare gli ombreggiamenti di solito questo tipo di inseguitori lavorano solo nelle ore centrali della giornata tornando in posizione orizzontale all’alba e al tramonto. Questo tipo di inseguitori possono avere un aumento di produttività rispetto agli impianti fissi intorno al 10%.

GLI INSEGUITORI DI TILT
Sono molto semplici da realizzare, in questo caso i moduli sono orientati verso sud e possono essere orientati rispetto all’asse est-ovest, ovvero cambiare la loro inclinazione rispetto al terreno. La cosa di solito avviene a livello stagionale e in modo manuale. Questo tipo di inseguitori possono aumentare la produttività fino ad un 10% tanto da giustificare raramente l’utilizzo di un servomeccanismo.

INSEGUITORI DI AZIMUT
Gli inseguitori di azimut (ovvero imbardata) dispongono di un grado di libertà con asse zenith-nadir (in breve il movimento è con asse est-ovest ma senza mai variare l’inclinazione del pannello rispetto al suolo). Per ottenere ciò il pannello viene montato a bordo di una base rotante servoassistita, complanare al terreno. Questo sistema ha bisogno di grandi spazi a causa dell’ombreggiamento eccessivo che richiede di distanziare molto i moduli. L’incremento di produzione elettrica risultante è approssimativamente pari al 25%.

INSEGUITORI AD ASSE POLARE
Gli inseguitori ad asse polare si muovono su un unico asse inclinato rispetto al suolo e circa parallelo all’asse di rotazione terrestre. Tale asse è simile a quello attorno al quale il sole disegna la propria traiettoria nel cielo. L’asse è simile ma non uguale a causa delle variazioni dell’altezza della traiettoria del sole rispetto al suolo nelle varie stagioni. Questo sistema di rotazione del pannello attorno ad un solo asse riesce quindi a tenere il pannello circa perpendicolare al sole durante tutto l’arco della giornata (sempre trascurando le oscillazioni estate-inverno della traiettoria del sole) e dà la massima efficienza che si possa ottenere con un solo asse di rotazione, anche fino al 30%.

Un esempio di inseguitore solare monoassiale lo potete vedere sul portale di Martifer Solar, azienda che tra gli altri servizi e prodotti ha il proprio sistema di inseguimento, con i pannelli solari che rimangono orientati a sud con la migliore inclinazione, a seconda della localizzazione in cui si trova l’installazione solare fotovoltaica, e segue il movimento solare est-ovest. Aprofittiamo anche per aggiungere che Martifer Solar ha firmato un contratto EPC con General Motors in Brasile per la costruzione di un impianto fotovoltaico da 300 kWp. L’azienda ha anche aperto una nuova filiale in Brasile, incrementando la propria presenza geografica in Sud America, dove è presente anche in Cile, Messico ed Ecuador

INSEGUITORI BIASSIALI
Gli inseguitori più sofisticati dispongono di due gradi di libertà, con cui si prefiggono di allineare perfettamente e in tempo reale l’ortogonale dei pannelli fotovoltaici con i raggi solari. Il modo più economico, ma non l’unico, per realizzarli è montare un inseguitore a bordo di un altro. Con questi inseguitori si registrano aumenti di produzione elettrica che raggiungono anche il 35%-40%, a fronte però di una maggior complessità costruttiva.

I vantaggi dei sistemi di inseguimento sono ovviamente l’aumento della produttività, mentre gli svantaggi principali sono a volte il costo eccessivo e l’inserimento di organi meccanici in movimento che hanno bisogno di manutenzione e inseriscono l’incognita di ulteriori elementi che si possono deteriorare. Di fatto sono meccanismi molto semplici, ma sono al servizio di impianti esposti agli agenti atmosferici ma pensati per una durata di vita di 20-30 anni.

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