La temperatura influenza la produzione elettrica del pannello fotovoltaico? Sì! e contrariamente a come si potrebbe pensare più diminuisce e più è alto il rendimento.
La temperatura non ha un effetto significativo sul valore della corrente di corto circuito (Isc), per contro esiste una proporzionalità tra questa e la tensione a vuoto della cella.
Dal grafico si deduce che la tensione diminuisce al crescere della temperatura e come conseguenza sulla Potenza.
Il valore di efficienza che viene fornito dai costruttori di moduli fotovoltaici viene solitamente riferito alle condizioni standard IEC, ma le condizioni reali di funzionamento degli impianti fotovoltaici si discostano quasi sempre da questi valori, variando le prestazioni.
Secondo le analisi in materia, le classiche celle fotovoltaiche al silicio che compongono i moduli, possono subire un calo di efficienza di circa 0,5% per ogni °C supplementare.
In altre parole, tutti gli impianti fotovoltaici diminuiscono il rendimento all’aumentare della temperatura di funzionamento. E’ per questo motivo che bisogna prestare attenzione alla scheda tecnica fornita dal produttore e osservare il coefficiente di temperatura attraverso il quale si potrà capire la perdita di rendimento per ogni grado in più di temperatura.
Per i moduli di vecchia generazione, il coefficiente di temperatura è di circa lo 0,50%, vale a dire che per ogni °C in più si ha una perdita di resa dello 0,50% per ogni singolo modulo fotovoltaico. Negli impianti fotovoltaici migliori, questo valore può essere inferiore allo 0,25% per grado centigrado.
Se volessimo stimare la temperatura di funzionamento delle celle sulla base delle condizioni ambientali in Italia, dove l’irraggiamento non subisce variazioni brusche nell’arco della giornata ed è anche trascurabile l’inerzia termica dei sistemi fotovoltaici, ed essere in grado di conoscere l’efficienza effettiva e quindi l’energia che realmente viene prodotta dai moduli, si potrebbe usare un modello termico semplice ed utilizzato dai produttori di moduli che è basato sull’assunzione che sia costante il rapporto tra la differenza di temperatura Tc − Te (Tc=aumento della temperatura della cella rispetto a quella standard; Te= temperatura esterna) e l’irraggiamento (Ir) della cella. Ricorrendo a questa formula semplificata (fonte: https://www.energyhunters.it/):
(Tc- Ta)/Ir= costante (Ta= temperatura ambientale reale; le temperature sono espresse in ºC; e l’irraggiamento in W/m²)
e se determiniamo che il parametro NOCT sia la costante, la formula diventa:
NOCT: Nominal Operating Cell Temperature (riportata sulla scheda tecnica) è la temperatura della cella nelle condizioni di Irradianza (Ir)=800 Wm²; con una Temperatura ambiente(Ta)= 20°C; e con la Velocità media del vento=1 m/s.
Se la NOCT fosse = 45°C (Riportato nella scheda tecnica), con la Ta= Temperatura ambientale reale; e l’Irradianza (Ir) reale; la temperatura si calcola con la seguente formula:
esempio: con Ta= 50°C, Ir=1000 W/m², e NOCT = 45°C, la Temperatura della cella sarebbe: 81,25°C (Tc=50+(45-20) x 1000/800= 81,25)
RENDIMENTO IN FUNZIONE DEI DATI METEOROLOGICI
I costruttori dei pannelli fotovoltaici forniscono le caratteristiche riferite alla tensione e corrente nelle condizioni STC, dette anche condizioni standard, mentre la potenza è chiamata “Potenza Nominale o di Picco”.
Supponendo che un pannello solare abbia la:
- Corrente di Corto Circuito (Icc) = 9,15 A
- Tensione a vuoto (Voc) = 46,39 V
- Tensione alla massima potenza (Vmp) = 36,78 V
- Intensità alla massima potenza (Imp) = 8,70 A
Per calcolare la Potenza del pannello fotovoltaico si può usare la seguente formula: P=Vm x Im= 36,78 x 8,70= 320 Watt; che è esattamente quella fornita dal costruttore.
Ora calcoliamo la Potenza con le condizioni climatiche non standard, a esempio con un irraggiamento di 800 W/m² e a una temperatura di 60°C, per il calcolo dovremo tenere conto che le correnti sono proporzionali all’irraggiamento, mentre le tensioni si riducono di circa il 4% per ogni aumento di 10 °C di temperatura. Essendo 40 °C la differenza da quella standard, la riduzione della tensione è del 16%.
Per cui, essendo le correnti proporzionali all’irraggiamento, avremo:
Per le tensioni invece dovremo tenere conto dello scostamento della temperatura:
Vmp= (1- 0,16) x 36,78=30,89 V
La potenza del nostro pannello solare nelle nuove condizioni climatiche sarà: P= Vm x Im= 30,89 x 6,96=215 Watt.
Riassumendo: se aumenta la temperatura diminuisce la Potenza.