L'Analisi dell'ombreggiamento e' uno dei passi fondamentali della progettazione e dell'installazione dei pannelli fotovoltaici, l'analisi clinometrica, da effettuare sul luogo di installazione dei moduli, descrive l'orizzonte visto dai pannelli fotovoltaici, evidenziando la possibilita', nel corso dell'anno, di ombreggiamento degli stessi da parte di macro oggetti come montagne, colline, rilievi in generale, alberi, etc.
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Altri tipi di ombreggiamenti possono essere quelli localizzati e quelli permanenti, i primi sono dovuti ad oggetti di dimensioni minori dei precedenti, come antenne, comignoli, camini generalmente posti nelle vicinanze immediate del generatore costituito dai pannelli fotovoltaici; gli ombreggiamenti permanenti dovuti a caratteristiche e prospetti degli edifici non modificabili.
Nella maggior parte dei casi pratici, tali condizioni, inducono all’esclusione della realizzazione dell’impianto, a meno di una attenta e realistica valutazione del rapporto costi benefici dell’impianto che indichi una contenuta limitazione della produzione a causa degli ombreggiamenti; altri fenomeni non trascurabili in termini di limitazione della produzione di un impianto fotovoltaico sono l’accumulo di vari materiali sulle superfici come polveri, smog, foglie sostanze biologiche prodotte dai volatili etc.
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In prima approssimazione le celle di materiali semiconduttori che costituiscono i pannelli fotovoltaici, che collegati tra loro costituiscono una o più stringhe e che a loro volta formano il generatore fotovoltaico, possono essere viste come dei generatori di corrente che erogano complessivamente una corrente continua, dell’ordine di vari Ampere che insieme alla tensione dell’ordine di una decina di Volt vengono trasformate dall’inverter in grandezze alternate con valori ordinari per le reti che ricevono e distribuiscono tale energia.
Tra i fenomeni di ombreggiamento sopra descritti, quello più pericoloso ai fini dell’integrità dell’impianto oltre che in termini di limitazione di produzione di energia, è l’ombreggiamento locale o localizzato prodotto sui pannelli, ad esempio dalla presenza di una foglia.
Le celle che ricadono nelle zone di ombreggiamento locale, non si comportano più come dei generatori di corrente ma come un semplice carico, una resistenza elettrica, che si riscalda in seguito all’attraversamento della corrente prodotta dalle altre celle, piccoli generatori di corrente continua; l’eccessivo surriscaldamento di una cella, hot spot, può produrre la rottura della cella e la conseguente rottura del modulo o pannello a cui appartiene.
Gli ombreggiamenti o la presenza di sporcizie locali possono produrre un altro fenomeno che può inficiare notevolmente la produzione dei generatori fotovoltaici, il mismatching; in genere i moduli installati in serie tra loro, per formare le stringhe, si adeguano tutti allo stesso livello di produzione di energia se uno di essi, a causa di ombreggiamenti locali, produce in misura minore rispetto agli altri.
Tale tipo di problema può essere ovviato con un semplice piano di manutenzione ordinaria dei pannelli soprattutto nelle zone con presenze significative di smog, polveri o foglie e volatili.
Il mismatching in altri casi può essere prodotto dall’accoppiamento di moduli fotovoltaici con diversa potenza o diversa tolleranza di potenza, tra loro.
ing. Vincenzo Granato
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