La temperatura come influenza l’efficienza dei pannelli solari?

Molte persone ora mettono pannelli solari fotovoltaici sui loro tetti per sfruttare il guadagno quando si rivende energia alla rete. Per ogni 1 kWh di elettricità prodotta indipendentemente dal fatto che la usi in casa o la rivendi alla rete ottieni una certa cifra in centesimi a kWh. Inutile dire che massimizzare la quantità di elettricità prodotta (ovvero il numero di kWh) è la chiave per garantire buoni ritorni sugli investimenti e abbreviare i periodi di ammortamento. Quindi puoi iniziare non solo a fare soldi producendo elettricità attraverso le agevolazioni disponibili, ma anche usare l’elettricità che produci per abbassare le bollette.

Influenza della temperatura sull’elettricità prodotta

Uno dei fattori chiave che influiscono sulla quantità di elettricità prodotta dai pannelli solari è la temperatura alla quale funzionano. È facile presumere che più sole e quindi più calore producano più elettricità, ma questo è sbagliato. I diversi pannelli solari reagiscono in modo diverso alla temperatura ambiente di esercizio, ma in tutti i casi l’efficienza di un pannello solare diminuisce all’aumentare della temperatura, cioè il contrario di ciò che intuitivamente si pensa.

Hai mai notato come un display LCD, come la calcolatrice o lo schermo del cellulare, cambia colore quando esposto a temperature estremamente fredde o calde? La temperatura influisce sul modo in cui l’elettricità scorre attraverso un circuito elettrico modificando la velocità alla quale il gli elettroni viaggiano. Ciò è dovuto ad un aumento della resistenza del circuito che risulta da un aumento del temperatura. Allo stesso modo, la resistenza diminuisce con la diminuzione delle temperature.

Immagina di andare a correre nel deserto quando ci sono 43 °C. Pensi che al tuo corpo piacerebbe lavorare duro in quelle condizioni? Ora, immagina la stessa corsa in una bella serata autunnale fresca con una leggera brezza. In quali condizioni meteorologiche il tuo corpo funzionerebbe meglio? Allo stesso modo in cui un corpo umano le capacità cambiano a seconda delle condizioni meteorologiche, l’uscita di un pannello solare fotovoltaico dipende dalle sue condizioni di funzionamento.

I pannelli solari funzionano meglio in determinate condizioni meteorologiche, ma poiché il tempo cambia sempre e come gli ingegneri stanno installando pannelli solari in tutto il mondo in diverse regioni climatiche, la maggior parte dei pannelli non stanno operando in condizioni ideali. Ecco perché è importante che gli ingegneri comprendano come reagiscono i pannelli a diverse condizioni meteorologiche.

Con questa conoscenza, possono progettare modi per migliorare l’efficienza di pannelli solari che funzionano in condizioni non ottimali. In alcuni casi, progettano sistemi di raffreddamento per mantenere i pannelli entro determinate temperature.

Per esempio, le centrali solari fotovoltaiche in climi estremamente caldi possono far passare un liquido freddo dietro i pannelli per allontanare il calore e mantenere freschi i pannelli. Questo è simile a come il tuo corpo potrebbe sudare come un modo per rimanere fresco se lo fossi in quella corsa alla temperatura dell’aria di 43 °C.

Il coefficiente di temperatura

L’impatto della temperatura sull’efficienza del pannello solare è noto come coefficiente di temperatura. Se si guarda la scheda tecnica fornita dal produttore del pannello solare, si farà riferimento a un termine normalmente descritto come coefficiente di temperatura pMax. Questo valore, che normalmente è dato sotto forma di percentuale negativa, rivela l’impatto della temperatura sul pannello.

I pannelli solari fotovoltaici vengono testati a 250 °C, quindi la percentuale del coefficiente di temperatura illustra la variazione di efficienza quando aumenta o diminuisce di un grado. Ad esempio, se il coefficiente di temperatura di un particolare tipo di pannello è -0,5%, allora per ogni aumento di 10 °C, la potenza massima del pannello si ridurrà dello 0,5%.

Quindi, in una giornata calda, quando la temperatura del pannello può raggiungere i 450 °C, un pannello con un coefficiente di temperatura di -0,5% comporterebbe una riduzione massima della potenza in uscita del 10%. Al contrario, se fosse una soleggiata mattina d’inverno, i pannelli saranno effettivamente più efficienti.  Ogni tipo di cella solare ha un coefficiente di temperatura diverso, descritto di seguito:

• Sia le celle monocristalline che quelle policristalline hanno un coefficiente di temperatura pMax compreso tra -0,45% e -0,50%
• I pannelli a film sottile a base amorfa hanno una valutazione compresa tra -0,20% e -0,25%.
• Le celle solari ibride attualmente sul mercato si collocano nel mezzo con un coefficiente di temperatura pMax compreso tra -0,32%

Cosa puoi fare per evitare che i tuoi pannelli si surriscaldino?

In primo luogo, nel processo di realizzazione dei pannelli fotovoltaici, le aziende utilizzano un substrato termicamente conduttivo che aiuta a far fuoriuscire il calore in eccesso dallo strato di vetro.

Il tuo installatore di pannelli solari cercherà anche di garantire un flusso d’aria libero sopra e sotto i pannelli solari quando sono montati, sollevando i pannelli di pochi centimetri dal tetto. Inoltre è possibile aggiungere sistemi di ventilazione o ventilatori al tuo impianto solare fotovoltaico per aiutare il movimento dell’aria intorno ai pannelli.

Tuttavia, è importante assicurarsi di provare a installare i pannelli fotovoltaici dove c’è una discreta ventilazione naturale, che è naturalmente solo un altro fattore da considerare quando si sceglie la posizione per il proprio impianto fotovoltaico.

Raffreddamento attivo o passivo dei pannelli fotovoltaici

I pannelli possono essere raffreddati attivamente o passivamente. Un sistema attivo richiede una fonte di alimentazione esterna per funzionare. Un sistema passivo non richiede potenza aggiuntiva. Un sistema passivo di esempio potrebbe essere un array di pannelli che sono posizionati dal tetto a 60 cm, per consentire all’aria di fluire naturalmente dietro i pannelli e tirare via del calore, o un tetto di colore bianco che impedisce alle superfici intorno ai pannelli di riscaldarsi e provocare guadagno di calore aggiuntivo.

Un sistema attivo potrebbe avere ventole per soffiare aria sui pannelli o pompare acqua dietro i pannelli per allontanare il calore. Un sistema di raffreddamento attivo può essere utilizzato in alcune situazioni in cui l’efficienza aggiunta ai pannelli è maggiore dell’energia necessaria per far funzionare il sistema, ad esempio con una centrale elettrica solare in un deserto. Possono anche essere utilizzati in situazioni in cui può esserci uno scopo aggiuntivo raggiunto, come il riscaldamento dell’acqua per usi domestici.