Come massimizzare la produzione di energia nelle tende fotovoltaiche

Gli scienziati della Hanbat National University, in Corea del Sud, hanno studiato come le prestazioni delle tende fotovoltaiche integrate negli edifici (BIPV) siano influenzate dall’ombra prodotta dalle lamelle stesse e hanno scoperto che un angolo di inclinazione di 90 gradi può ridurre fortemente questo effetto.

“Ciò che distingue questa ricerca è l’enfasi posta sugli effetti di ombreggiamento nel contesto delle tende fotovoltaiche, un fattore spesso trascurato”, ha dichiarato alla rivista pv magazine l’autore corrispondente della ricerca, Jongho Joon. “Nonostante l’elogio generale della capacità delle tende fotovoltaiche di generare potenzialmente più energia rispetto ai moduli fotovoltaici fissi grazie ai loro angoli regolabili, lo studio richiama l’attenzione sulla sostanziale riduzione delle prestazioni operative che può verificarsi a causa degli effetti di ombreggiamento tra la parte superiore e inferiore delle lamelle delle tende”.

I ricercatori hanno confrontato le prestazioni di una tenda fotovoltaica ad angolo fisso che opera in condizioni verticali e inclinate con le prestazioni di un modulo BIPV di riferimento ad angolo fisso. Hanno utilizzato sia un impianto sperimentale sul campo che un modello di simulazione per rappresentare gli scenari del mondo reale.

“Per misurare l’irradiazione fornita al modulo installato, sono stati installati tre piranometri a 30 gradi, 90 gradi e 0 gradi rispettivamente per i piani inclinato, verticale e orizzontale”, hanno specificato gli scienziati.

I ricercatori hanno scoperto che, ad eccezione dell’angolo di 90 gradi, le tende fotovoltaiche continuavano a generare meno energia rispetto al modulo di riferimento ad angoli diversi. Normalmente, l’angolo ottimale per i sistemi fotovoltaici in Corea è di 30 gradi.

“È interessante notare che le tende fotovoltaiche hanno prodotto il picco di potenza a quest’angolo di 30 gradi, ma è stata notata anche una discrepanza significativa nel rendimento energetico rispetto al modulo di riferimento”, ha spiegato Joon. “Questo indica che un elevato rendimento energetico produce effetti di auto-ombreggiamento più pronunciati nelle tende fotovoltaiche”.

Gli scienziati hanno confrontato il rendimento energetico delle tende fotovoltaiche ai loro angoli ottimali mensili con il modulo di riferimento fisso a 30 o 90 gradi. Le tende fotovoltaiche hanno superato il modulo di riferimento fissato a un angolo di 90 gradi, ma il loro rendimento energetico è stato inferiore del 13-21% rispetto all’angolo di 30 gradi.

“Questi risultati suggeriscono che la regolazione dell’angolo delle tende fotovoltaiche potrebbe aumentare l’efficienza della generazione di energia, sebbene esistano dei limiti dovuti agli effetti di auto-ombreggiamento provocati dal modulo superiore delle lamelle”, hanno sottolineato gli scienziati.

Il gruppo di ricerca ha anche esaminato gli scenari in cui gli utenti potrebbero impostare in modo errato l’angolo delle tende fotovoltaiche. Hanno confrontato il rendimento energetico delle tende fotovoltaiche impostate ogni mese all’angolo meno ottimale con il modulo a lamelle di riferimento fissato a 30 o 90 gradi. Sono state riscontrate notevoli differenze nelle prestazioni di produzione di energia. Il modulo di riferimento a 30 gradi ha prodotto l’83-86% di energia in più rispetto alle tende fotovoltaiche disallineate, mentre ha generato il 14-28% di energia in meno rispetto al modulo di riferimento fissato a 90 gradi.

“Ciò ha sottolineato l’importanza di impostare con precisione l’angolo delle tende fotovoltaiche per massimizzare la produzione di energia”, hanno dichiarato gli studiosi.

Hanno presentato il nuovo concetto nello studio “Power performance assessment of PV blinds system considering self-shading effects”, pubblicato su Solar Energy.

“È importante notare che i risultati non hanno considerato gli effetti delle connessioni in serie-parallelo tra i moduli delle lamelle e dei diodi di bypass”, ha detto Yoon riferendosi alle direzioni future della ricerca. “Pertanto, l’incorporazione di questi fattori in condizioni reali potrebbe potenzialmente diminuire l’efficienza di generazione di energia delle tende fotovoltaiche”.