L'ombreggiamento nell'impianto fotovoltaico

Nella progettazione di un impianto fotovoltaico è necessario tenere in considerazione, oltre alle ombre lontane, anche gli ombreggiamenti provocati da ostacoli nei pressi dell'impianto.

Ignorare il problema degli ombreggiamenti in un impianto fotovoltaico è, in genere, molto rischioso e può portare a compromettere il funzionamento dell'impianto fotovoltaico o ad effettuare un investimento spropositato a fronte del reale utilizzo della superficie fotovoltaica.

L'analisi delle ombre deve essere effettuata mediante un attento rilievo già in fase di sopralluogo preliminare per la stesura dello studio di fattibilità dell'impianto fotovoltaico. 

In molti casi abbiamo dovuto proporre al Cliente più soluzioni per tenere conto degli ombreggiamenti e consentirgli di scegliere la soluzione più idonea, anche in termini di tempi di ritorno dell'investimento.

Di seguito vedremo due casi: uno è un impianto in provincia di Roma e l'altro a Roma città.

Ostacoli che ombreggiano il fotovoltaico

L'ombreggiamento vicino di un impianto fotovoltaico è causato da numerosi ostacoli che troviamo di norma sulle coperture degli edifici. Questi ostacoli sono, ad esempio:

• comignoli: la loro ombra può spegnere uno o più celle fotovoltaiche, spegnendo anche uno o più  pannelli nel caso più grave, fino ad arrivare al blocco di una stringa.
• antenne: il fastidio dato dalle antenne è in genere inferiore a quello dei comignoli ma, se si tratta di parabole, possono essere altrettanto dannose. Molta attenzione ad antenne di telefonia cellulare perchè, anche a distanza di metri, possono inficiare gravemente il funzionamento dell'impianto.
• cabine ascensore: spesso sui terrazzi ci sono delle cabine dove è installata la parte motrice di un impianto di ascensori. Tali cabine, alte qualche metro, possono creare degli ombreggiamenti devastanti
• falde limitrofe: falde di coperture adiacenti a quella dell'impianto, se sopraelevate rispetto ai moduli fotovoltaici, possono causare ombreggiamenti tutt'altro che trascurabili.
• alberi: gli alberi rappresentando una tripla incognita. La prima è nell'immediato: se un albero si eleva sufficientemente sopra l'impianto, lo può facilmente ombreggiare se in posizione opportuna. La seconda è nel tempo. gli alberi crescono e un semplice alberello minuscolo che oggi non è assolutamente pericoloso dopo dieci anni può cancellare l'intero impianto essendo cresciuto di parecchi metri. La terza è relativa alle foglie: gli alberi perdono le foglie e queste possono depositarsi sopra i moduli fotovoltaici oscurandoli. Analogamente alle foglie funzionano i vari pollini che alcune specie di alberi emettono in quantità notevole in determinati periodi.
• pali e tralicci: la presenza di tralicci o di pali per linee aree (elettriche, telefoniche ecc.) può portare ad ombreggiamenti non indifferenti.

Negli schemi sottostanti abbiamo ignorato la natura reale dell'ostacolo (albero, palo, traliccio, comignolo, ...) e ci siamo limitati a tracciarli in arancione con le altezze corrette (che nel disegno non sono però percepibili).

Impianto fotovoltaico in provincia di Roma

Nel disegno sottostante possiamo vedere una simulazione delle ombre vicine che si proiettano su un impianto fotovoltaico nella provincia di Roma.

Come è possibile notare, le ombre si distribuiscono su buona parte della copertura utile e rendono poco efficace l'impianto a potenza massima, mentre consentono un adeguato sfruttamento dell'energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico di dimensioni opportune.

In questa immagine si vede l'ombreggiamento annuale nel caso di massima potenza utile:

Come è facile intuire, questo modo di operare non è ottimale e, a conti fatti, può allungare i tempi di rientro dell'investimento. Se, inoltre, non si è posta particolare cura nel dimensionamento degli inverter e nella distribuzione delle stringhe, si corre il rischio di un "blocco" dell'impianto che produce molto meno del previsto, fino a diventare non conveniente dal punto di vista economico.

Una distribuzione più razionale è, invece, la seguente:

La strategia di distribuire i pannelli in modo da evitare gli ombreggiamenti consente di realizzare un impianto che, sebbene di potenza inferiore, produca in proporzione di più dell'impianto fotovoltaico a potenza massima.

Questi sono due esempi di approccio differente al problema dell'ombreggiamento di un impianto fotovoltaico. La posizione in provincia di Roma consente di avere un buon irraggiamento solare ma l'ignorare le ombre vicine può essere disastroso.

Già dal primo sopralluogo noi teniamo in considerazione il problema delle ombre vicine e ne simuliamo gli effetti. Nel prossimo paragrafo vedremo come le ombre vicine possano portare ad un impianto profondamente diverso di quello a potenza massima. Anche in questo caso per un impianto sito nel Centro Italia, nella città di Roma.

Ombreggiamento di un impianto fotovoltaico a Roma

L'ombreggiamento che andremo ad osservare riguarda il caso di una tetto nella città di Roma. In questo impianto, data la presenza di numerosi palazzi, alberi e altri ostacoli intorno al luogo di installazione abbiamo proceduto prima ad un rilievo delle ombre lontane e poi ad un'analisi dettagliata delle ombre vicine.

Il calcolo delle ombre lontane proiettate sull'impianto fotovoltaico viene discusso in un altro articolo. In questo paragrafo vogliamo invece concentrarci sull'impossibilità pratica di realizzare un impianto su gran parte della superficie disponibile in quanto fortemente ombreggiata.

Nel disegno seguente possiamo vedere una simulazione delle ombre proiettate sull'impianto fotovoltaico da ostacoli vicini all'impianto stesso. Per brevità riportiamo solo lo schema con l'impianto finale:

Come è facilmente comprensibile, trattandosi di un impianto fotovoltaico piccolo, la corretta valutazione dell'area assolata è fondamentale per avere una convenienza economica dell'impianto: fare un impianto che copre tutta la superficie utile (ignorando le ombre), conti alla mano, è molto meno conveniente del realizzare l'impianto mostrato sopra. Talmente meno conveniente che l'impianto fotovoltaico rientra dei costi iniziali in oltre quindici anni! Contro i 7-10 di un impianto fotovoltaico normale correttamente posizionato e dimensionato.

Conclusioni sull'ombreggiamento di un impianto fotovoltaico

Omettere l'analisi delle ombre vicine può portare ai seguenti problemi:

• ritorno dell'investimento in più anni del necessario
• acquisto di moduli fotovoltaici che si riveleranno improduttivi (= soldi buttati)
• rischio di compromettere la resa dell'intero impianto (se la disposizione delle stringhe e il dimensionamento degli inverter non è stato concepito in maniera opportuna)
• inutile occupazione di spazio

Nel realizzare i nostri impianti noi effettuiamo sempre un'analisi delle ombre vicine e valutiamo la produttività e la dimensione dell'impianto fotovoltaico in funzione di essa. 

Se volete ricevere un preventivo gratuito e senza alcun impegno da parte nostra potete compilare il nostro modulo online preventivi fotovoltaico.