Come trovare l’angolo di inclinazione migliore per il fotovoltaico bifacciale?
I pannelli solari bifacciali sono rapidamente passati da prodotto di nicchia a migliore soluzione per i grandi impianti a terra grazie alla loro capacità di offrire rese più elevate con costi aggiuntivi minimi. Una velocità che ha portato a trascurare alcuni aspetti. Ad esempio mancano studi multiscala sull’ottimizzazione dell’inclinazione del fotovoltaico bifacciale.
A porvi rimedio è oggi un nuovo lavoro internazionale che ha visto coinvolti ricercatori dell’Università di Genova e dell’University Savoie Mont-Blanc (Francia).
Il team non solo ha messo a punto una metodologia per determinare l’angolo di inclinazione ottimale per sistemi solari bifacciali nel continente europeo ma ha anche tradotto i propri risultati in una mappa interattiva. Uno strumento on line che illustra l’influenza di diversi fattori sulla raccolta ottimale dell’irradianza da parte di tali impianti in assenza di sistema di tracciamento solare.
Secondo gli scienziati, potrebbe “rivelarsi estremamente utile per le autorità locali, gli sviluppatori e i decisori nella valutazione della fattibilità dell’installazione di impianti solari bifacciali nelle loro regioni, stimandone al contempo il potenziale rendimento energetico”.
Impianti fotovoltaici bifacciali, alla conquista del mercato
A partire dallo scorso decennio si è assistito ad un progressiva diffusione del fotovoltaico bifacciale nelle installazioni solari a livello globale; un trend destinato a crescere. Gli analisti di settore stimano, infatti, che la quota dei moduli bifacciali potrebbe crescere nei prossimi anni fino a rappresentare il 73% del mercato entro il 2034 (report ITRPV del 2024).
Il motivo è presto detto. Questa tecnologia grazie alla capacità di assorbire la luce solare anche dal lato posteriore, può offrire rese energetiche fino al 50% più elevate rispetto ai tradizionali pannelli solari monofacciali. In realtà nella pratica livelli così alti non sono ancora stati raggiunti. I guadagni si aggirano in genere tra il più 10% e il più 30%, a seconda delle sito, dell’albedo e delle caratteristiche dell’installazione.
Per ottenere il massimo risulta pertanto essenziale prestare particolare attenzione alla progettazione e al dimensionamento degli impianti. È qui che entra in gioco il nuovo studio italo-francese.
La mappa europea
Il gruppo ha messo a punto una nuova metodologia che determina l’angolo di inclinazione ottimale del fotovoltaico bifacciale.
Per creare la loro mappa gli scienziati hanno diviso l’Europa in 2.382 punti utilizzando una griglia di 50 km × 50 km, e ottenendo per ogni punto i dati meteorologici tipici con risoluzione temporale oraria tramite piattaforma PVGIS. Per ogni “tessera” hanno preso in considerazione rapporti di copertura del suolo (GCR) compresi tra 0,05 e 0,7 e valori di albedo compresi tra 0,1 e 0,5. Poi per ogni località è stata poi calcolata la radianza solare cumulativa.
Quindi il team ha eseguito una ricerca iterativa del miglior angolo di inclinazione dei moduli bifacciali esposti a sud, finalizzata a massimizzare la resa energetica annuale. Sia sulla superficie frontale che su quella posteriore, considerando l’energia diretta, diffusa e riflessa.
Fattori che influenzano l’angolo di inclinazione
L’analisi ha evidenziato come la latitudine e la copertura del suolo rappresentino i fattori con la maggiore influenza sugli angoli di inclinazione ottimali. “Nelle regioni ad alta latitudine, le significative variazioni nel percorso del sole durante l’anno insieme alle altitudini solari più basse rendono gli angoli di inclinazione più elevati più adatti a massimizzare la raccolta di energia durante tutto l’anno”, scrivono gli scienziati.
La mappa mostra notevoli variazioni tra i diversi paesi europei, con ad esempio un valore medio di 36° per la Finlandia, 29° per la Francia, 27° per l’Italia e 26° per la Grecia, per un GCR di 0,5 e un albedo di 0,2.
Valori di copertura del suolo più elevati riducono la dipendenza dell’angolo di inclinazione ottimale dalla latitudine a causa del maggiore effetto di ombreggiamento causato dalle vicine file di pannelli fotovoltaici.
L’albedo del terreno presenta invece un impatto limitato sull’orientamento ottimale, mentre le condizioni climatiche locali introducono una variabilità di circa 5° nell’angolo di inclinazione ottimale per località alla stessa latitudine.
I risultati possono essere consultati nello studio “Optimal tilt angles for bifacial photovoltaic plants across Europe based on cumulative sky and Typical Meteorological Year data” pubblicato su Solar Energy.
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