Pannelli fotovoltaici esposti a sud o est-ovest? Il dilemma dell’orientamento

Sin dai primi anni dello sviluppo del fotovoltaico l’orientamento a sud è stato quello ritenuto più comune per gli impianti fotovoltaici sia a terra che su tetto, soprattutto grazie alla semplicità del disegno di tali installazioni e alla facilità di calcolo dell’angolo d’inclinazione dei moduli. Questa tendenza
generale, tuttavia, è stata sostanzialmente sovvertita nel corso dell’ultimo decennio.

Generalmente si ritiene che l’orientamento est-ovest sia il più indicato alle alte latitudini con scarso irraggiamento solare, dove viene utilizzata più luce solare nelle prime e nelle ultime ore della giornata. In realtà, questi progetti hanno una loro ragione di esistere anche in località tropicali o a basse latitudini, così come in aree con disponibilità limitata di superficie, come ad esempio i tetti di edifici commerciali o industriali. Orientare
metà dei pannelli solari verso est e l’altra metà verso ovest è una configurazione molto diffusa oggi sul mercato europeo e il suo successo dipende da una serie di vantaggi di seguito elencati.

In primo luogo, la configurazione est-ovest produce elettricità in modo più stabile e uniforme durante tutta la giornata rispetto ad un’installazione convenzionale esposta a sud. Inoltre, riduce la potenza di picco a metà della giornata e estende la durata della produzione solare dalle prime luci dell’alba fino all’imbrunire. Questa caratteristica, peraltro, rende queste installazioni anche molto interessanti per gli operatori di rete, non solo perché l’energia viene immessa in rete in modo più uniforme durante le ore di picco, ma anche perché favorisce l’autoconsumo nelle ultime ore del giorno, quando gli utenti sono molto spesso in casa.

Inoltre, con le installazioni est-ovest si evitano più facilmente gli ombreggiamenti tra le file dei pannelli rispetto agli impianti esposti a sud, che in molti casi producono ombreggiamenti dalle file anteriori verso quelle posteriori. In terzo luogo, l’installazione più compatta dei singoli pannelli
nei progetti est-ovest aumenta la densità di produzione di energia per metro quadrato. Ciò è particolarmente interessante sui tetti piccoli, in cui questa configurazione consente fino al 30% in più di densità per metro quadrato.

Un altro vantaggio dell’orientamento est-ovest è poi la sua maggiore tolleranza al vento. Con un angolo di inclinazione di 15º la pressione del vento si riduce drasticamente rispetto alle installazioni esposte a sud, che sono del resto anche molto pi vulnerabili ai venti settentrionali. Grazie a questa minore esposizione all’effetto del vento, le installazioni est-ovest hanno poi anche bisogno di molti meno controbilanciamenti per tenere saldi i moduli sul tetto. Ciò consente di installare gli impianti est-ovest su tetti meno robusti o su tetti dove sono richieste strutture non convenzionali.
Gli impianti est-ovest, infine, permettono anche di evitare più facilmente il sovraccarico dell’inverter poiché i pannelli producono una quantità di energia più stabile per tutto il giorno. Del resto, gli inverter di ultima generazione sono progettati con tecnologia MPPT che permette di gestire con precisione tale produzione. Nonostante i numerosi vantaggi elencati, la massima produzione di un impianto est-ovest sarà sempre inferiore a quello di uno diretto a sud.

Dalla teoria alla pratica

Per quanto riguarda il panorama italiano, in generale l’orientamento est-ovest sta in concreto guadagnando punti e popolarità.
“Se non si tratta di grandi impianti a terra o di impianti installati su copertura piana, l’orientamento degli impianti fotovoltaici è sostanzialmente obbligato dalla tipologia e dall’orientamento della copertura stessa”, ha dichiarato a pv magazine Italia Francesco Feletti di Esse Solar di Gallarate (VA). “In una situazione ideale, dove abbiamo la possibilità di scegliere l’orientamento dell’impianto, la soluzione migliore potrebbe essere posizionare proporzionalmente i moduli fotovoltaici con orientamento est-ovest, consapevoli di ottenere una curva gaussiana più schiacciata, ma più larga”. In sostanza, secondo Feletti, si perde nel picco di produzione giornaliero, ma si allunga la produzione dell’impianto nell’arco della giornata. “Ovviamente, questa logica viene utilizzata per impianti in autoconsumo, poiché le logiche di dimensionamento di grossi parchi fotovoltaici dedicati alla vendita dell’energia sono diverse”, ha aggiunto.
Andrea Piccinelli, progettista di impianti fotovoltaici a Bologna, ha evidenziato come nel prossimo futuro sarà inevitabile ed indispensabile aumentare il numero di installazioni est-ovest perché ci saranno sempre meno tetti a sud privi di pannelli. “Stiamo ribaltando la curva del fabbisogno giornaliero: arriveremo ad avere fin troppa energia nelle ore centrali del giorno e a quel punto rimarranno da coprire i consumi nelle prime ore
della mattina e nel tardo pomeriggio; orari in cui gli impianti a sud pieno faticano a produrre e che gli est-ovest saranno chiamati ad integrare”, ha spiegato a pv magazine Italia.
Plenitude, la filiale del gruppo Enel specializzata nella generazione distribuita, attualmente installa circa il 58% degli impianti con esposizione a sud, mentre il restante 42% ha un orientamento est-ovest. “L’est-ovest è sempre visto un po’ come un compromesso”, ha dichiarato a pv magazine Italia
Giorgio Fontana, Responsabile Energy Transition Services dell’azienda.
Per l’azienda Coesa di Torino la percentuale delle installazioni est-ovest è attualmente di circa il 30%, secondo quanto dichiarato dall’Ing. Marco Draghi, PV Senior Specialist dell’azienda, a pv magazine. “Prendendo in considerazione le installazioni a terra, si preferisce praticamente nella totalità dei casi il pieno sud. Ancora diverso il caso del fotovoltaico galleggiante, per cui invece si sceglie prevalentemente lo sviluppo est-ovest per una questione di costo del materiale”. L’est-ovest è invece pari al 50% delle installazioni progettate dall’Ing. Federico Giovanelli, titolare di Classe A di Fano (PU). “Il trend è cambiato rispetto al passato. Installare est-ovest è oggi la soluzione migliore per avere una potenza media stabile durante tutto il giorno”, ha spiegato a pv magazine Italia.
Simile è la stima fatta da Alessandro Basilico, AD di Iniziativenergetiche di Lazzate (MB), che a pv magazine Italia ha dichiarato: “La percentuale in Italia di est-ovest potrebbe essere il 45%. Una tendenza mutata negli anni anche grazie ai moduli moderni che hanno rendimenti maggiori in ogni orientamento e, in futuro, probabilmente ci sarà un ulteriore aumento di performance anche con orientamento sfavorevole”.

Consigli tecnici

Secondo l’Ing. Federico Giovanelli, per la realizzazione di installazioni est-ovest occorre dividere la somma dei pannelli. Per esempio, se sono 14, è opportuno installarne sette sulla falda ovest e sette su quella est. “È importante fare sempre due stringhe e assicurarsi che l’esposizione sia realmente est-ovest con la bussola”. Secondo Fontana di Plenitude una priorità da rispettare è quella di evitare gli ombreggiamenti da parte di strutture esterne. “Qualora ci trovassimo di fronte ad una installazione su diverse esposizioni, è necessario l’utilizzo di inverter con doppio canale ed il loro corretto bilanciamento”, ha aggiunto. “Fino a pochi anni fa avrei affermato che le due falde devono essere poco inclinate poiché il paragone era sempre
con una falda a sud pieno. Non credo che oggi ci siano indicazioni particolari da dare, a parte cercare di evitare ombreggiamenti puntuali nei momenti di produzione. Si pensi, che in Europa centrale si stanno diffondendo campi fotovoltaici con moduli bifacciali messi est-ovest in verticale: è evidente che anche queste società si preparino al momento in cui il momento critico per la rete sarà la fascia oraria 2”, ha dichiarato Piccinelli, che dettaglia l’accortezza principale per una installazione est-ovest. “Non bisogna mischiare gli orientamenti nelle stesse stringhe perché si influenzerebbero negativamente a vicenda. Questo è vitale negli impianti con inverter classici, ma è comunque importante anche negli inverter con ottimizzatori”.
In tema di ottimizzatori si esprime Francesco Feletti di Esse Solar: “Nell’ottica di proporre la miglior soluzione all’utente, è fondamentale installare inverter con ottimizzatori di potenza che, al contrario dei tradizionali inverter di stringa, massimizzano la produzione di ogni singolo modulo e non solo dell’intera stringa, mitigando le perdite dovute a esposizioni differenti all’interno dello stesso impianto”.

Considerazioni finali

L’Ing. Giovannelli di Classe A ritiene che, in termini di produzione massima dell’impianti, non via sia poi una grande differenza tra le due tipologie di impianti. “Un impianto da 6 kW riesce a mantenere 2.5 – 3 kW stabili per più ore. Alla fine, i kWh di produzione sono gli stessi”, ha dichiarato.
Secondo Fontana, invece, l’esposizione verso sud è la migliore in quanto garantisce il maggior numero di ore di irraggiamento giornaliero, portando quindi ad una produzione di energia maggiore di circa il 20- 25% rispetto ad impianti installati con orientamenti diversi.

Secondo l’Ing. Marco Draghi di Coesa, bisogna ragionare considerando la produzione attesa in modo corretto, essere molto chiari con il cliente e prospettare rendimenti corretti, senza promettere risultati irraggiungibili che sarebbero fuorvianti. “L’obiettivo è sempre quello di massimizzare il beneficio per il cliente; se pieno sud o est-ovest dipende dai casi”, ha dichiarato. “I clienti con consumi molto alti, in rapporto alle superfici disponibili, possono essere meglio serviti da installazioni con orientamento est-ovest. Al contrario, per clienti con ampie superfici disponibili in rapporto ai consumi è più ragionevole scegliere il pieno sud. Se l’esposizione di un capannone è rivolta verso sud, è inevitabile che l’impianto sarà rivolto a sud e stessa cosa nel caso di esposizione est-ovest”. Secondo Basilico di Iniziativenergetiche, “Rispetto al Sud pieno, con l’est-ovest si perde circa il 10% della produzione annua”.

“Nella sfida tra orientamenti, la cosa migliore sarebbe evitare la contrapposizione. È una fortuna avere un tetto che permette tutte e tre le esposizioni per sfruttare appieno il sole in qualsiasi ora del giorno”, ha dichiarato il progettista Piccinelli. “Dovendo per forza scegliere l’orientamento, bisogna
valutare le tempistiche di consumo: per un’azienda sceglierei il sud pieno, per un’abitazione l’est-ovest perché richiedono energia in orari diversi. Infine, se dovessi fare un grande impianto senza autoconsumo, ad oggi forse lo farei est-ovest perché l’esubero di energia nelle ore centrali del giorno farebbe abbassare i prezzi di vendita”.