Cosa misura davvero l’efficienza di un pannello solare

Due pannelli hanno dimensioni diverse e dichiarano efficienze differenti. Quale produrrà più elettricità? Con questi dati non possiamo ancora rispondere. Dobbiamo conoscere la superficie, le condizioni di illuminazione, la temperatura e il periodo che vogliamo confrontare. L’efficienza è un rapporto importante, ma non descrive completamente la produzione di un impianto.

Una frazione ben definita

L’efficienza di conversione mette in relazione la potenza elettrica utile ottenuta con la potenza della radiazione incidente sul dispositivo. La spiegazione del DOE sulle prestazioni fotovoltaiche descrive questo rapporto e i fattori che lo limitano. Inoltre, occorre specificare quale area e quale livello del sistema si stanno considerando.

Usiamo numeri fittizi e tondi. Se su un dispositivo incidono 1.000 W e, in quelle condizioni, otteniamo 200 W elettrici, la sua efficienza è del 20 %. L’esempio non è una scheda commerciale né una previsione per un tetto. Non significa neppure che produca 200 W per tutto il giorno: l’energia in ingresso e le condizioni cambiano.

Una cella non è un impianto

Una cella è il dispositivo di conversione elementare. Diverse celle vengono integrate in un modulo con collegamenti e materiali di protezione. Un impianto aggiunge cablaggio, elettronica e altri componenti. Il DOE distingue la progettazione di celle e moduli. Per confrontare i risultati occorre mantenere lo stesso livello dell’oggetto misurato.

Un record di laboratorio per una cella piccola non descrive automaticamente l’efficienza di un modulo prodotto in serie. E non indica, da solo, l’energia che arriverà al contatore. Può rappresentare un progresso importante e, al tempo stesso, lasciare aperte domande sulla produzione, sulla stabilità e sulle prestazioni su un’altra scala.

Come funziona il semiconduttore

Il materiale assorbe una parte della luce e può generare portatori di carica. La struttura del dispositivo permette di separare e raccogliere una parte di questi portatori sotto forma di corrente elettrica. La guida del DOE alle celle fotovoltaiche illustra il principio e le diverse famiglie di materiali.

Non tutta la luce viene convertita in elettricità. Si verificano riflessione, fotoni che non vengono sfruttati e processi di ricombinazione. L’energia che non esce sotto forma di elettricità deve comparire nel bilancio in qualche altra forma, per esempio come calore o radiazione non assorbita. Il fatto che un pannello si riscaldi non significa che stia immagazzinando elettricità per dopo.

Temperatura, ombre e condizioni

La temperatura influenza le proprietà del dispositivo. Nelle celle più comuni, un aumento della temperatura può ridurre la tensione e peggiorare le prestazioni. Occorre consultare la documentazione del modulo per conoscere il rapporto specifico. Una temperatura ambientale più alta non equivale automaticamente a una produzione migliore, anche se una giornata soleggiata può offrire un elevato apporto di radiazione.

Contano anche le ombre e la configurazione elettrica. Un confronto rigoroso mantiene costanti posizione, orientamento, geometria e condizioni operative, oppure spiega come ne corregge le differenze. Se due risultati provengono da prove incompatibili, la precisione dei decimali non li rende confrontabili.

Potenza ed energia

La potenza esprime la rapidità di conversione in un dato momento o in condizioni definite. L’energia accumula questo processo nel corso di un intervallo. In un altro esempio didattico, una potenza costante di 100 W mantenuta per cinque ore fornirebbe 500 Wh. L’ipotesi di costanza è parte dell’esempio; un impianto reale richiede un profilo temporale.

Perciò la potenza nominale non basta a calcolare la produzione annuale con una moltiplicazione priva di contesto. L’introduzione del DOE ai sistemi solari colloca la conversione in un sistema più ampio, che richiede anche integrazione e gestione. Le esigenze dell’utente e la superficie disponibile cambiano quale confronto sia più utile.

Come interpretare un miglioramento

Se un annuncio presenta una percentuale più alta, conviene verificare se si riferisce a punti percentuali o a un miglioramento relativo. Passare dal 20 % al 22 % significherebbe due punti percentuali e un miglioramento relativo del 10 %, a parità di ogni altra condizione. Sono numeri fittizi che illustrano due modi corretti di esprimere lo stesso cambiamento.

Poi dobbiamo chiederci come è stata effettuata la misurazione, a quale scala e per quanto tempo. Un’efficienza maggiore può aiutare a ottenere più potenza per unità di superficie, ma da sola non risolve le questioni di costo, durata o impatto ambientale. Capire il denominatore e le condizioni trasforma una cifra allettante in informazioni davvero utili per un confronto.

Dalla scheda tecnica a una stima della produzione

Il manuale PVGIS del Joint Research Centre distingue le caratteristiche del modulo dalla produzione stimata di un sistema. I suoi calcoli tengono conto della posizione, della radiazione, dell’orientamento e delle perdite. Il risultato è una stima basata su dati e ipotesi, non una garanzia di ciò che produrrà uno specifico tetto.

Questo cambia la domanda utile. Invece di moltiplicare la potenza nominale per tutte le ore dell’anno, abbiamo bisogno di un profilo della risorsa solare e di una descrizione del sistema. Conviene anche annotare la base di dati meteorologici e il periodo che rappresenta. La variabilità interannuale ricorda che una media storica non descrive ogni singolo anno.

La tabella organizza grandezze che spesso compaiono insieme negli annunci. Mantenere le unità permette di individuare i confronti incompatibili prima di discutere quale progetto offra prestazioni migliori. Il bilancio illustrato è solo l’esempio inventato nel testo: non attribuisce queste cifre a PVGIS né a un produttore.