Qual è il miglior angolo per i pannelli solari

Miglior angolo per i pannelli solari

Benvenuto in questo articolo informativo.

Vuoi costruire un impianto solare davvero efficiente ma non sai come valutare il corretto orientamento dei pannelli solari e come calcolare il perfetto angolo di inclinazione?

Nessun problema, in questa pagina troverai tutte le informazioni e i consigli che ti permetteranno di conoscere passo dopo passo il corretto orientamento (angolo azimutale) e la migliore inclinazione dei tuoi pannelli (angolo di tilt) in base al periodo stagionale in cui hai maggiore richiesta di elettricità e alla posizione geografica in cui vuoi installare l’impianto solare.

Infatti, grazie ad una formula matematica e alla nostra mappa della latitudine degli Stati Uniti, imparerai a calcolare l’inclinazione ottimale per la tua città sia in estate che in inverno, senza perdere tempo e gratuitamente.

In che direzione devono essere orientati i pannelli?

Nella progettazione di un impianto solare è fondamentale scegliere il lato del tetto su cui montare i pannelli. Bisogna quindi sapere su quale lato c’è una maggiore radiazione solare per tutta la giornata per avere la massima produzione di energia possibile. Poiché i pannelli solari sono più produttivi quando i raggi del sole sono perpendicolari alle loro superfici, l’orientamento certamente migliore è quello direttamente vero SUD (angolo azimutale = 180°). Al contrario, nei paesi dell’emisfero meridionale (come il Sudafrica e l’Australia), l’orientamento migliore è quello vero NORD.

Nel caso in cui l’installazione in direzione sud non sia possibile o si abbiano problemi di ombreggiamento (come un albero molto alto), è possibile cambiare leggermente l’orientamento dei pannelli.

È infatti utile sapere che, se i pannelli solari sono orientati fuori dal sud vero, fino ad un massimo di 45° (sud-est e sud-ovest), la produzione annuale subisce una riduzione piuttosto limitata (1-3%). La radiazione solare che i pannelli ricevono è quasi la stessa. Tuttavia, se i pannelli sono girati con un angolo maggiore di 45° rispetto al sud vero, la produzione comincia a diminuire significativamente.

A 90° dal sud vero (quindi est e ovest), la produzione può scendere al 30%. Questo calo è dovuto al fatto che i pannelli solari, durante la maggior parte del giorno, sono esposti ad una luce solare debole e non perpendicolare. Questi pannelli produrranno certamente energia solare ma in misura minore rispetto ai pannelli esposti direttamente a sud.

Qual è l’angolo di inclinazione ottimale per i pannelli solari?

Bene, ora che sappiamo che la direzione ottimale è il sud, dobbiamo trovare l’angolo di inclinazione ottimale.

Prima di tutto, nella scelta dell’angolo di inclinazione per i pannelli solari sul tetto di una casa siamo tenuti a soddisfare due esigenze fondamentali: il bisogno di produzione di energia e il bisogno di un risultato finale esteticamente piacevole e duraturo. Il tetto di una casa ha già una sua inclinazione e pendenza, quindi bisogna cercare un compromesso tra queste due esigenze. Conoscere l’angolo ottimale ai fini della produzione ci permetterà di scegliere il miglior compromesso per la nostra installazione.

Se invece volete costruire la struttura per una tettoia frangisole con pannelli solari o la struttura per un impianto solare a terra o per un innovativo parcheggio coperto da più pannelli cablati in serie o cablati in parallelo, questa guida vi sarà molto utile in fase di progettazione della struttura in quanto vi fornirà l’angolo di inclinazione ottimale della struttura rispetto al piano orizzontale.

L’angolo di inclinazione ottimale che avranno i nostri pannelli solari è essenzialmente influenzato da due fattori:
– la latitudine del luogo geografico dove vogliamo montarli
– il periodo dell’anno in cui abbiamo bisogno di più energia

Come la latitudine influisce sull’angolo di inclinazione?

Come ho detto prima, più un pannello solare è perpendicolare ai raggi solari, più produce elettricità. La massima produzione di energia si ottiene a mezzogiorno, quando il sole raggiunge la sua massima altezza sull’orizzonte. Abbiamo quindi bisogno di conoscere, durante l’anno, l’altitudine massima e minima del sole a mezzogiorno per scoprire di quanti gradi devono essere inclinati i nostri pannelli. A questo scopo, ci vengono in aiuto due giorni speciali dell’anno.

Come molti di voi già sanno, c’è un giorno dell’anno in cui abbiamo meno ore di luce e un giorno dell’anno in cui abbiamo più ore di luce. Questi giorni si chiamano …
– solstizio d’inverno
– solstizio d’estate

Il solstizio d’estate, in cui abbiamo più ore di luce, è il 20 o 21 giugno e il sole a mezzogiorno è alla sua massima altitudine annuale (vedi figura); mentre il solstizio d’inverno, in cui abbiamo meno ore di luce, è il 21 o 22 dicembre e il sole a mezzogiorno è alla sua minima altezza annuale (vedi figura).

In base alla latitudine in cui viviamo, cambia anche l’altitudine massima e minima annuale del sole a mezzogiorno. Come si può vedere dalla figura qui sotto (credito mappa: Mapsofworld.com), la latitudine degli Stati Uniti continentali è compresa tra circa 49° Nord (Alaska esclusa), fino a poco più di 26° Sud (Texas). Per conoscere l’altitudine del Sole durante il solstizio d’estate e d’inverno, dobbiamo solo identificare i gradi di latitudine in cui vogliamo installare il nostro impianto solare. Guardiamo la figura qui sotto. Per esempio, se siamo a Chicago, la latitudine sarà di circa 42°.

Latitudine degli Stati Uniti continentali

Calcolo dell’altezza massima del Sole a mezzogiorno

Una volta identificata la latitudine, dobbiamo sottrarre 23° (attuale angolo approssimativo di inclinazione della Terra). L’ultima operazione matematica è: 90 – (risultato ottenuto). Nel caso di Chicago avremo il punto di culminazione del Sole a 71°, ottenuto dal calcolo 90 – (42-23). Per ottenere la massima efficienza energetica durante il solstizio d’estate, i pannelli solari di Chicago devono essere rivolti a SUD ed essere inclinati di 19° (90-71). In questo modo, a mezzogiorno i pannelli saranno perfettamente perpendicolari ai raggi solari.

Calcolo dell’altezza minima del sole a mezzogiorno

Per calcolare l’altezza del sole a mezzogiorno durante il solstizio d’inverno, invece di sottrarre, dobbiamo aggiungere 23°. La successiva operazione matematica rimane invariata. Il risultato per Chicago è 90 – (42 + 23) = 25°. Per ottenere la massima efficienza energetica durante il solstizio d’inverno, i pannelli solari di Chicago devono essere rivolti a SUD ed essere inclinati di 65° (90-25). In questo modo, a mezzogiorno i pannelli saranno perfettamente perpendicolari ai raggi solari.

Dai calcoli è subito evidente che un angolo di inclinazione alto dei pannelli favorirà una maggiore produzione di energia durante la stagione invernale, mentre un angolo di inclinazione basso dei pannelli favorirà una maggiore produzione di energia durante la stagione estiva.

Quale angolo di inclinazione scegliere per il nostro impianto? Semplice, quello che soddisfa il nostro fabbisogno energetico.

Se siamo a Chicago e abbiamo bisogno di energia solo nella stagione invernale è bene scegliere un angolo di inclinazione tra 53° e 65° (esempio 59°), mentre se abbiamo bisogno solo in estate è bene scegliere un angolo di inclinazione tra 19° e 30° (esempio 24,5°). D’altra parte, se abbiamo una maggiore necessità durante la stagione estiva è bene avere un angolo di inclinazione tra 19° e 42° (esempio 30°). Se invece abbiamo un bisogno maggiore durante la stagione invernale è bene avere un angolo di inclinazione tra 42° e 65° (per esempio 53°).

Se il nostro bisogno di energia a Chicago è costante tutto l’anno allora possiamo optare per una via di mezzo, come 42°, sempre con orientamento verso la direzione SUD.