Uno degli accorgimenti che viene seguito quando si installano i pannelli solari è l’orientamento a sud. O forse non è più così? Una cosa è certa: nell’emisfero settentrionale, il sud è la direzione che consente di massimizzare la produzione energetica. Nel nostro articolo, qui sotto, ti sveliamo quali vantaggi offrono le altre orientazioni, in cosa consiste il cosiddetto “angolo di azimut” e quale ruolo svolge l’angolo d’inclinazione del pannello solare per il rendimento fotovoltaico.
Al giorno d’oggi, chi costruisce una casa da zero spesso decide di progettare anche un impianto fotovoltaico, e si chiede: come posso posizionare i pannelli solari per ottimizzarne il rendimento? Come già accennato all’inizio, i moduli solari esposti a sud sono ideali per sfruttare appieno il potenziale dell’impianto. Dato che il sole sale sempre più in alto nel corso della mattinata, raggiunge la sua massima intensità di irradiamento verso mezzogiorno quando si trova a sud.
Spesso i proprietari di casa prendono delle precauzioni per l’installazione e, se necessario, mantengono uno spazio libero sul tetto per i moduli solari esposti a sud. Tuttavia, non tutti i nuovi edifici (e certamente non tutti gli edifici esistenti) possono avere una superficie del tetto esposta a sud. La buona notizia è che non è necessario.
L’orientamento dei pannelli a sud non è l’unica soluzione
Quali sono quindi le alternative per gli edifici costruiti diversi anni o addirittura decenni fa? All’epoca, nessuno considerava la possibilità che un giorno si potesse sfruttare la potenza del sole per generare energia. A volte anche le norme edilizie impediscono la presenza di una superficie del tetto esposta a sud; e anche se è presente, gli edifici e gli alberi vicini possono ombreggiare parzialmente o completamente il tetto e quindi ridurre significativamente il rendimento.
Per questo motivo molti edifici hanno un tetto con i due spioventi rivolti verso est e ovest: è la forma più diffusa in gran parte d’Europa. “Tuttavia, i proprietari di casa non devono necessariamente fare a meno del fotovoltaico”, spiega Robert Reinbrech, esperto del settore fotovoltaico di Fronius International GmbH. “Anche se orientare i pannelli solari perfettamente a sud offre il massimo rendimento, ci sono altri orientamenti che si possono considerare vantaggiosi dal punto di vista economico.”
La tabella seguente chiarisce questo aspetto:
| Sud-ovest o sud-est | Questi impianti generano il 95% della resa massima e quindi solo il 5% in meno rispetto agli impianti orientati a sud. |
| Est | Rispetto all’orientamento a sud, un impianto fotovoltaico in direzione est produce circa il 20% in meno di energia solare. |
| Ovest | La situazione di questi impianti è identica a quella dei moduli solari orientati a est menzionati in precedenza: generano circa l’80% del rendimento massimo. La differenza è che nella seconda metà della giornata viene generata più corrente rispetto alla mattina. |
| Combinazione di est e ovest | Anche la combinazione di moduli solari orientati a est e a ovest comporta una perdita di rendimento di circa il 20%. Le perdite sono particolarmente evidenti in inverno, quando il sole sorge più tardi e si trova più a sud. |
| Nord | Ha senso installare un impianto fotovoltaico sul lato nord? Sul lato non illuminato dal sole si può generare dal 30 al 50% di energia solare in meno rispetto al lato soleggiato. In molti casi, ciò rende antieconomici gli impianti fotovoltaici di questo tipo. |
I vantaggi dell’orientamento dei pannelli solari a est-ovest
Come mostrato nella tabella precedente, i sistemi orientati a est-ovest sono associati a perdite di rendimento, ma offrono anche vantaggi significativi.
Mentre i moduli solari orientati a sud raggiungono il loro picco di produzione verso mezzogiorno e quindi potenzialmente generano grandi surplus fotovoltaici, un orientamento a est-ovest offre una produzione di energia molto più uniforme dall’alba al tramonto. Reinbrech aggiunge: “Anche se con questa esposizione non viene quasi mai raggiunta la potenza massima dell’impianto, la fornitura continua di energia solare spesso alleggerisce i costi delle famiglie rispetto ad un impianto esposto a sud. Ciò vale soprattutto per quelle famiglie che non dispongono di sistemi di accumulo. Questo orientamento mette a disposizione in modo continuo una quantità moderata di energia per l’autoconsumo; anche al mattino e alla sera, quando il fabbisogno energetico di molte famiglie è massimo, ad esempio quando si prepara il caffè, si avvia la lavatrice o si guarda la TV”.
Non va trascurato un altro vantaggio tecnico: se i moduli solari e gli inverter non funzionano alla massima potenza, i loro componenti non raggiungono temperature critiche. Ciò li protegge e ne aumenta la durata. Può anche valere la pena di dotarsi di un inverter con una potenza inferiore per ridurre i costi di acquisto.
Hai mai sentito parlare dell’angolo di azimut?
È possibile determinare l’orientamento a sud, est o ovest di un impianto basandosi sull’angolo di azimut. Come? È necessaria una premessa.
L’angolo di azimut indica le deviazioni sull’orizzontale e può essere al massimo di 180 gradi su una sfera come la terra. In ambiti di applicazione come la cartografia e l’astronomia, indica la deviazione dal nord vero. Per gli impianti fotovoltaici, invece, descrive le deviazioni rispetto al sud.
La combinazione di angolo di azimut e angolo d’inclinazione determina in ultima analisi il rendimento massimo teorico che un impianto fotovoltaico può generare.
In termini concreti, ciò significa che:
/ L’angolo di azimut nell’esatto sud è di 0 gradi, ed è qui che si genera la massima energia solare.
/ Un angolo di azimut di 90 gradi descrive un orientamento verso ovest, mentre a – 90 gradi l’esposizione è verso est.
/ Un angolo di 45 gradi indica un orientamento verso sud-ovest, mentre – 45 gradi un orientamento a sud-est.
/ L’esposizione verso nord corrisponde a un angolo azimutale di 180 gradi.
Qual è l’inclinazione ideale dei pannelli solari per una produzione ottimale?
Passiamo dall’angolo di azimut all’angolo d’inclinazione. Infatti, i raggi del sole non solo devono colpire i pannelli solari il più a lungo possibile, ma anche ad angolo retto. In Europa centrale, un angolo d’inclinazione di circa 30 gradi è l’ideale per massimizzare i benefici della produzione di energia solare.
I lettori attenti potrebbero ora legittimamente chiedersi: l’angolo d’irradiamento non cambia nel corso dell’anno? Dopotutto, in inverno il sole è molto più basso che in estate. “Questa osservazione è assolutamente corretta. In inverno, per generare il massimo rendimento sarebbe vantaggioso un angolo d’inclinazione maggiore di 60 gradi. Nella stagione fredda un angolo d’inclinazione non ottimale causa perdite di resa di diversi punti percentuali. In cifre assolute, misurate in kWh, questa perdita rimane contenuta viste le poche ore di sole e il basso irradiamento che caratterizzano i mesi invernali”, rassicura l’esperto del settore fotovoltaico di Fronius.
Fotovoltaico sul tetto di casa: meglio un tetto piatto o spiovente?
Non esiste una risposta generale a questa domanda. Per quanto riguarda i tetti spioventi, l’aspetto più importante è la pendenza. Se l’angolo d’inclinazione rientra nell’intervallo ottimale per la latitudine in questione, è l’opzione migliore. Tuttavia, anche i tetti a inclinazione più elevata possono essere utilizzati per gli impianti fotovoltaici: comportano una leggera perdita di rendimento nel corso dell’anno, ma addirittura forniscono una quantità di energia solare leggermente superiore in inverno rispetto ai tetti con un’inclinazione inferiore. Un ulteriore vantaggio: maggiore è l’angolo d’inclinazione, più difficile è l’adesione dello sporco ai moduli solari. Questo riduce i costi di manutenzione e aumenta la resa. L’installazione dei moduli solari sui tetti spioventi è semplice e di solito non richiede alcun rialzo.
Per l’installazione su tetti piatti, invece, sono solitamente necessari costosi rialzi per aumentare l’angolo d’inclinazione e quindi il rendimento fotovoltaico. I rialzi più bassi, da 10 a 15 gradi, si rivelano la scelta migliore. Questo angolo d’inclinazione riduce l’ombreggiamento da parte di altri moduli solari e, allo stesso tempo, la superficie esposta al vento. Il vantaggio dei tetti piatti sta nelle opzioni di orientamento flessibili. Ciò significa che è possibile ottenere rendimenti potenzialmente più elevati.
Una caratteristica di un impianto orientato a est-ovest è che funziona in modo particolarmente efficiente sui tetti più piatti con un angolo d’inclinazione di 10-15 gradi. Con questa inclinazione, infatti, i moduli solari catturano maggiormente il sole del primo mattino e della tarda serata, che colpisce la terra con un angolo più piatto.
In questo articolo ci siamo concentrati esclusivamente sui sistemi on-roof e in-roof. Scopri qui come trarre vantaggio dagli impianti a facciata e dalle recinzioni fotovoltaiche.
Il giusto orientamento dei pannelli solari: una questione di prospettiva
Riassumendo se è necessaria una fornitura continua di una quantità moderata di energia solare dal mattino alla sera, l’orientamento a est-ovest è ideale per la maggior parte delle famiglie, soprattutto per quelle che non dispongono di sistemi di accumulo.
Tuttavia, se si vuole ottenere il massimo dei chilowattora da tutti i componenti dell’impianto fotovoltaico, è preferibile l’orientamento a sud, a patto che le condizioni strutturali lo consentano. Va notato che la maggior parte dell’energia solare viene generata verso mezzogiorno, mentre il rendimento al mattino e alla sera è trascurabile. Le famiglie che dispongono di sistemi di accumulo possono davvero beneficiare dell’energia solare in surplus.
Lievi deviazioni dal sud esatto non comportano drastiche perdite di resa. Solo l’orientamento a nord può essere antieconomico.
L’orientamento dei pannelli solari dipende anche dalla posizione geografica dell’impianto fotovoltaico progettato. Nell’emisfero settentrionale, l’orientamento verso il sud geografico offre le massime opportunità di rendimento per l’energia solare. Nell’emisfero meridionale, invece, la situazione è esattamente opposta. In questo caso, i moduli solari sono preferibilmente rivolti a nord per massimizzare il rendimento fotovoltaico.
Anche l’angolo d’inclinazione ideale varia da regione a regione. Alle latitudini più elevate, gli angoli d’inclinazione più alti sono più favorevoli perché il sole è più basso nel cielo. Più un modulo solare è vicino all’equatore, più l’angolo d’inclinazione dovrebbe essere ridotto.
I tetti piatti e spioventi sono ugualmente adatti agli impianti fotovoltaici. Mentre i tetti spioventi consentono un’installazione più economica, il design flessibile degli impianti sui tetti piatti permette di ottenere rendimenti potenzialmente più elevati.
Una cosa è certa: con l’attuale tecnologia fotovoltaica, è possibile installare un impianto in modo economico su quasi tutte le case. Non sfruttare il potenziale del proprio tetto è più costoso, a lungo termine, di un investimento una tantum in un impianto fotovoltaico.
