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Tecnica
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Irraggiamento e stima produzione

La quantità di energia solare  che raggiunge la superfice terrestre varia a secondo del luogo e dal periodo dell'anno. L'irraggiamento solare  si misura in W/m2.

La diversa quantità di irraggiamento nei vari mesi dell'anno è dovuta oltre che a diversi quadri climatici, soprattutto alla diversa altezza del sole  che traccia nel cielo diverse traiettorie  a secondo del periodo dell'anno. Il grafico che segue mostra come  in una data latitudine, il giorno oltre ad avere una diversa durata è caratterizzato da un sole più o meno alto  a mezzogiorno.

 

 

I dati di irraggiamento medi  sono la base per la valutazione preliminare della redditività attesa da un impianto fotovoltaico. Bisogna quindi considerare che una superficie riceve il massimo degli apporti energetici quando i raggi solari incidono perpendicolarmentesu di essa. Gli apporti dipendono dunque dall'orientamento e dall'inclinazione delle superfici. Una superficie orizzontale otterrà la maggiore quantità di energia d'estate quando il sole percorre la traiettoria più alta e i giorni sono più lunghi. Mentre una superficie verticale, rivolta verso sud riceverà la maggior quantità di energia in inverno, quando la traoiettoria percorsa dal sole è molto bassa.

La radiazione diretta è quella che giunge direttamente dal sole, mentre la radiazione diffusa è quella riflessa dal cielo, dalle nuvole e da altre superfici circostenti. La radiazione diretta si ha quindi solo quando il sole è ben visibile. D'inverno la radiazione diffusa è molto maggiore in percentuale e su base annua, è pari al 55% di quella globale. Nei calcoli di dimensionamento dei sistemi solari fotovoltaici spesso è opportuno considerare la quantità di radiazione solare riflessa dalle superfici contigue ai moduli fotovoltaici (coeficiente di Albedo).


Modello per il calcolo della frazione della radiazione diffusa rispetto alla globale

Definizioni:

    Hglob
:
radiazione globale (diretta+diffusa) al suolo [sul piano orizzontale]
  Ho
:
radiazione extra-atmosferica (anche: extraterrestre) [sul piano orizzontale]
  KT
:
coefficiente di trasmissione globale al suolo = Hglob / Ho
  Hdiff
:
radiazione diffusa al suolo [sul piano orizzontale]
  K
:
frazione della radiazione diffusa rispetto alla globale = Hdiff / Hglob

Tutte le quantità sono riferite al dato giornaliero medio mensile.

La procedura di calcolo richiede che sia nota K in funzione di KT. E' possibile scegliere fra le seguenti tre correlazioni:

1) correlazione usata dalla stessa Norma UNI 8477 :

  K = 0.881 - 0.972 KT

2) correlazione ENEA-SOLTERM, stabilita per l'Italia, in base alle misure della Rete attinometrica dell'ENEA:

  K = 1 - 1.165 (0.0695 + 0.8114 KT)

3) correlazione Iqbal (da M. Iqbal, An Introduction to Solar Radiation, pag. 257):

  K = 0.958 - 0.982 KT

_________________________________________________________________________

 

Gli andamenti delle tre correlazioni sono numericamente confrontabili. Va notato che Ho - e conseguentemente il calcolo di KT - dipende dal valore della costante solare Isc, per la quale sono disponibili in letteratura le seguenti misure:

Isc = 1353 W/m2 : NASA, 1971
Isc = 1367 W/m2 : WRC, 1981

La correlazione ENEA-SOLTERM è stata stabilita in base alla seconda delle due misure; le correlazioni UNI e Iqbal invece sulla base della misura meno recente; di ciò si tiene oppurtunamente conto nella procedura correggendo il termine KT del fattore

f = 1367/1353

 Calcola l'irraggiamento  e la stima dell'energia producibile in una specifica area geografica con PVGIS di JRC European Commission

 

Esempio di informazioni relative all'irraggiamento in una data area geografica ( fonte PVGIS Comunità Europea)


PVGIS stime delle medie mensili a lungo termine

Luogo: 41°56'20" Nord, 12°27'50" Est,Quota: 26 m.s.l.m.,

Inclinazione ottimale è: 34 gradi
Irraggiamento perso annualmente a causa di ombre (orizzontale): 0.1 %

Mese Hh Hopt H(90) Iopt D/G T24h NDD
Gen 1650 2650 2660 62 0.54 7.9 300
Feb 2280 3170 2790 53 0.54 8.3 261
Mar 3660 4530 3390 43 0.47 10.3 203
Apr 4960 5410 3190 28 0.43 12.8 87
Mag 5970 5870 2770 14 0.43 17.6 9
Giu 6590 6190 2570 8 0.40 21.5 3
Lug 6640 6380 2760 12 0.38 23.8 0
Ago 5790 6090 3250 24 0.38 24.2 2
Set 4460 5370 3710 39 0.39 20.4 8
Ott 3030 4200 3570 51 0.44 17.2 67
Nov 1880 2940 2870 60 0.51 12.6 215
Dic 1440 2410 2500 65 0.56 9.3 273
Anno 4040 4610 3000 34 0.43 15.5 1428
 
Hh: Irraggiamento su piano orizzontale (Wh/m2)
Hopt: Irraggiamento su piano ad inclinazione ottimale (Wh/m2)
H(90): Irraggiamento su piano ad angolo:90gradi (Wh/m2)
Iopt: Inclinazione ottomale (gradi)
D/G: Rapporto tra irraggiamento diffuso e globale (-)
T24h: Temperatura media giornaliera (24h) (°C)
NDD: Numero di gradi-giorni di riscaldamento (-)