Come si calcola l’efficienza di un pannello fotovoltaico?

L’installazione di pannelli solari è un ottimo modo per risparmiare energia e ridurre le bollette. Tuttavia, è importante comprendere le differenze nella fabbricazione dei pannelli solari per scegliere i pannelli solari più efficienti per la tua installazione commerciale o residenziale. Quando stai considerando l’energia solare per la tua casa, vorrai il massimo per i tuoi soldi. Ma quali pannelli solari producono più energia? La risposta dipende da una serie di fattori, tra cui la dimensione del pannello, l’efficienza con cui il pannello converte la luce solare in elettricità, la quantità di luce solare che riceve il pannello, l’orientamento del pannello rispetto al sole e una miriade di altri variabili.

Come viene determinata l’efficienza nei pannelli solari

L’efficienza dei pannelli solari è determinata dalla quantità di luce solare riflessa sulla superficie dei pannelli, che viene poi trasformata in energia elettrica o termica. In precedenza, l’efficienza media dei pannelli solari era di circa il 15%, ma grazie ai progressi compiuti nel campo della tecnologia fotovoltaica, l’efficienza è ora superiore al 20%. Di conseguenza, 370 W è la potenza nominale di un pannello, un miglioramento rispetto a 250 W.

Ci sono due fattori che concorrono a determinare l’efficienza dei pannelli solari: l’efficienza delle celle fotovoltaiche (FV) e l’efficienza totale dei pannelli. L’efficienza della cella fotovoltaica è il risultato del design della cella e del tipo di silicio, mentre la disposizione e la configurazione della cella insieme alle dimensioni del pannello sono la base per l’efficienza totale del pannello. L’efficienza totale del pannello è determinata dalla potenza nominale massima in condizioni di prova standard divisa per l’area totale dei pannelli (in metri).

Ci sono un certo numero di cose che possono influenzare l’efficienza, come la temperatura, il tipo di cella e il livello di irraggiamento, che è la velocità con cui la luce solare colpisce i pannelli. Anche il colore del backsheet che protegge i pannelli può influire sull’efficienza. Ad esempio, mentre il nero potrebbe sembrare più attraente per un foglio nero protettivo, il colore assorbe più calore. Ciò si traduce in temperature più elevate e quindi una riduzione dell’efficienza di conversione totale, quindi altri colori come il blu scuro, il verde o persino i motivi potrebbero essere un’opzione migliore per i tuoi pannelli solari.

Condizioni di prova standard per i pannelli

La misura di base della produzione di energia dei pannelli solari viene calcolata testando i pannelli in condizioni medie, note come Condizioni di prova standard (STC). L’STC misura la produzione di energia del pannello solare utilizzando condizioni comuni di esposizione alla luce, orientamento e temperatura del pannello. Sotto STC, un pannello da 250 watt produce 250 watt di elettricità quando la luce solare (o “irraggiamento solare”) sul pannello è di 1000 watt per metro quadrato e il pannello funziona a 25°C. Tutti i produttori devono produrre pannelli che soddisfino o superino la loro potenza pubblicizzata in STC.

L’efficienza del pannello solare è un altro fattore che influenza la quantità di energia che un particolare pannello produrrà. L’efficienza di un pannello si riferisce alla capacità del pannello di convertire la luce solare in energia utilizzabile. In un pannello con un’efficienza del 20 percento, ad esempio, il 20 percento di tutta la luce che lo colpisce verrà tradotta in elettricità. Un pannello con un grado di efficienza più elevato converte più luce solare in energia. La maggior parte dei pannelli solari ha un indice di efficienza compreso tra il 15 e il 18 percento.

Per calcolare l’efficienza del tuo pannello, moltiplica la quantità di luce solare che colpisce la superficie terrestre nella tua zona (nota come “flusso di radiazione incidente”) per l’area del tuo pannello (misurata in metri quadrati). Dividi la potenza massima sul tuo pannello per questo numero, quindi moltiplicalo per il 100 percento otterrai una valutazione di efficienza.

Ad esempio, se 1.000 watt per metro quadrato di luce solare colpisce la tua casa (la quantità di luce solare assunta durante i test STC) e il tuo pannello è di 2 metri quadrati, finirai con 2.000 watt. Se il tuo pannello è pubblicizzato per produrre 400 watt, finirai con un indice di efficienza del 20 percento (400 diviso per 2000 è 0,2 e 0,2 volte il 100 percento equivale al 20 percento).

Tuttavia, le condizioni del mondo reale sono generalmente diverse dall’STC, quindi un pannello tipico raramente produce la sua potenza massima pubblicizzata. La temperatura del pannello solare, ad esempio, è raramente una costante di 25°C (la temperatura utilizzata per determinare i valori STC). La maggior parte dei pannelli solari sono 20°C più caldi della temperatura ambiente. In altre parole, se la temperatura esterna è di 20°C, la temperatura del pannello solare è probabilmente di circa 40°C.

Pannelli Standard vs Premium

È importante considerare le valutazioni di efficienza quando si posizionano i pannelli solari. Idealmente, sarai in grado di ottenere pannelli solari ad alta efficienza e posizionarli in un luogo molto soleggiato. Tuttavia, se stai posizionando i tuoi pannelli in un’area molto soleggiata, potresti farla franca installando pannelli che hanno solo un grado di efficienza medio o relativamente basso, poiché otterranno la massima esposizione. Se stai installando i pannelli in un luogo poco soleggiato, tuttavia, ti consigliamo di investire in pannelli con un grado di efficienza più elevato in modo da massimizzare la quantità di energia che ottieni, soprattutto se il tetto lo spazio è limitato.

Un altro problema che influisce sull’output del tuo pannello solare è il suo tasso di degradazione. Nel tempo, i pannelli solari producono meno energia. La velocità con cui diminuiscono la loro capacità di produrre energia è nota come tasso di degradazione.

Degradazione, tempo e output

Poiché ogni produttore di pannelli solari produce i propri pannelli in modo leggermente diverso, ogni pannello ha un tasso di degradazione leggermente diverso. Il National Renewable Energy Laboratory ha scoperto in uno studio del 2012 che la produzione di pannelli solari diminuisce in media di circa lo 0,8% all’anno. In altre parole, dopo 1 anno, il tuo pannello solare produrrà il 99,2 percento dell’energia che produceva quando era nuovo; dopo 10 anni produrrà il 92 per cento dell’energia che produceva quando era nuova; e così via. I pannelli solari più costosi avranno probabilmente un degrado molto inferiore. Alcuni vantano addirittura tassi di degrado più vicini allo 0,3%.

Anche le condizioni in cui si posiziona il pannello solare influiscono sulla produzione di energia. Più luce ricevono i tuoi pannelli, più energia saranno in grado di produrre. Se i tuoi pannelli solari sono posizionati in un’area ombreggiata da alberi ad alto fusto o altri edifici, non produrranno energia al massimo delle loro potenzialità. La ricerca suggerisce che un’ombreggiatura dal 20 al 30 percento può portare a una riduzione del 30-40 percento della potenza erogata. Per lo stesso motivo, se i tuoi pannelli solari sono sporchi, polverosi o ricoperti di neve, foglie o altri detriti, non produrranno la stessa energia quando saranno puliti.

Uno degli altri componenti principali del pannello solare che influisce sulla produzione di energia è l’inverter. L’inverter converte l’elettricità CC in elettricità AC (il tipo che usi a casa). L’efficienza del tuo inverter influisce sulla quantità di questa energia CC che viene tradotta in elettricità AC. I cosiddetti inverter senza trasformatore sono la varietà più efficiente. Ma i nuovi micro-inverter e ottimizzatori di potenza, che si collegano a più pannelli solari anziché all’intero array, massimizzano la potenza su base per pannello, rendendoli una scelta migliore su array multi-pannello più grandi.