Il sole è la principale fonte di energia che la terra è in grado di disporre, ed è costituita per l’80% da Idrogeno, dal 19% da Elio, e per l’1% sono elementi ignoti.
L’energia irradiata dal sole deriva da una reazione termonucleare che converte massa in energia. Il sunto è nella famosa relazione: E=mc² (energia uguale a massa per la velocità della luce al quadrato).
Per cui il sole irradia energia all’esterno che si propaga sotto forma di radiazione e il 99% di questa ha una lunghezza d’onda compresa tra i valori 0.4 e 0.74 µm.
La ricerca della maggior esposizione è tra le prime preoccupazioni di un progettista.
Non tutta la radiazione solare arriva sulla terra: una parte viene riflessa dall’atmosfera, una parte riesce ad attraversarla, e una parte di questa viene assorbita, il resto devia dal percorso e viene diffusa, propagandosi in tutte le direzioni.
La parte di radiazione che raggiunge la superficie della terra viene detta diretta.
La parte diretta, e diffusa rappresenta la radianza globale. La radiazione globale al suolo su di una superficie orizzontale ha una intensità di circa 1000 W/m².
Se la superficie non è orizzontale ma inclinata si aggiunge anche la radiazione riflessa, e la radiazione globale (RG) sarà calcolata in questo modo:
RG=RD + RDi + RR=1000 W/m²
La radiazione riflessa dipende dalla natura del terreno e tale capacità viene quantificata tramite i coefficienti di Albedo che è il rapporto tra la radiazione riflessa da una superficie e la radiazione incidente sulla superficie stessa.
I coefficienti di Albedo possono assumere valori compresi tra 0 e 1.
Alcuni coefficienti di Albedo:
Un’altra grandezza molto importante derivata dalla radianza è l’irraggiamento (l’energia per unità di area) misurato in kWh/m².
Per utilizzare al meglio l’energia solare bisogna conoscere la traiettoria che il sole tiene nell’arco della giornata e durante l’anno, per questo motivo si farà riferimento ai diagrammi polari.
Se voi osservate il cielo dalla terra il percorso del sole sulla volta celeste assume la forma di un arco come in figura.
Nell’emisfero Nord possiamo osservare che:
- nel corso dell’anno la durata delle ore di luce e il percorso del Sole variano al variare delle stagioni
- la durata di luce è massima il 21 giugno (solstizio d’estate) dove alle ore 12 il sole raggiunge il punto più alto nel cielo di tutto l’anno,
- opposto al solstizio d’inverno il 21 dicembre,
- mentre i due equinozi di marzo e settembre sono intermedi tra il massimo e il minimo.
Per questo motivo conoscere il lato dove è maggiore l’irraggiamento giornaliero è prioritario, dato che i pannelli diventano più produttivi quando i raggi del sole sono perpendicolari alla loro superficie.
I moduli vengono inclinati per aumentare la radiazione diretta, volutamente se i pannelli sono a terra, oppure seguono l’inclinazione della falda del tetto.
DIFFERENZA TRA IRRADIANZA E IRRAGGIAMENTO
L’Irradianza è la Potenza per unità di superficie proveniente dal sole (W/m²) che può essere nell’ordine di centinaia di W/m², in pratica esprime la densità della radiazione solare, e raggiunge un valore massimo intorno a 1.000 W/m² che è inferiore rispetto alla costante solare (1.350 kW/m²), a causa dei fenomeni di assorbimento e riflessione da parte dell’atmosfera.
Per cui la radiazione solare o Irradianza che raggiunge il suolo terrestre si divide in:
- Radiazione diretta: quando colpisce unico punto
- Diffusa: quando colpisce più angoli
- Riflessa: quando è riflessa dal terreno, dall’acqua, o altre superfici orizzontali.
Concludendo, la Radiazione Globale è data dalla somma della: Radiazione diretta + Radiazione riflessa + Radiazione diffusa.
RG= RD+RR+RD= 1000 W/m² (Teorico)
Es. Con il cielo sereno la radiazione globale è di 1000W/m²; Nebbia= 600 W/m²; Nuvoloso= 500 W/m²; Sole appena percettibile= 200 W/m²; Nebbia fitta= 100 W/m²; Cielo coperto= 50 W/m².
I dati si possono consultare attraverso il simulatore ENEA.
IRRAGGIAMENTO
L’irraggiamento è l’Energia per unità di area proveniente dal sole (kWh/m²) che varia punto per punto.
I dati sull’irraggiamento e come conseguenza l’orientamento sono fondamentali per la progettazione di un impianto fotovoltaico le cui celle sfruttano la luce solare per generare energia elettrica.
L’irraggiamento solare al suolo è condizionato dai seguenti fattori:
- dalla distanza dalla Terra al sole
- dalla presenza di atmosfera che circonda il pianeta
- dall’influenza delle nubi
- dalla forma sferoidale della Terra.
Esempio:
- L’irraggiamento annuo a Milano è di circa 1405 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°) se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 3,85 kWh/m² giorno che corrispondono a 3,85 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
- L’irraggiamento annuo a Roma è di circa 1653 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°)se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 4,53 kWh/m² giorno che corrispondono a 4,53 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
- L’irraggiamento annuo a Palermo è di circa 1732 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°) se lo divido per 365 giorni avrò un Irraggiamento di 4,75 kWh/m² giorno che corrispondono a 4,75 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
TABELLE IRRAGGIAMENTO (ENEA)
