L' orientamento ideale
Come orientare un'impianto solare.

Aggiornamento del 8 Novembre 2013

 

La questione dell'orientamento, come vedremo, è una questione piuttosto complessa e variegata, dipendente da numerosi fattori per i quali è facile fare confusione.

 

Con questo articolo cercheremo di spiegare al lettore quali sono i fattori da considerare quando si sceglie o si valuta un orientamento, in modo da evitare analisi errate o costosi interventi per particolari installazioni che risulterebbero inutili allo scopo che ci si prefigge.

 

Solo per fare un esempio esistono considerazioni in merito all'orientamento che sono diverse in funzione della tipologia di impianto ( termico o fotovoltaico ) ma soprattutto in funzione dell'utilizzo ( es. fotovoltaico grid o stand alone; oppure solare termico x produzione ACS e/o per integrazione al riscaldamento, ecc. ecc. )

 

Orientamento in impianti FV connessi alla rete pubblica.

Innanzi tutto esordiamo subito con il dire che un impianto solare fotovoltaico connesso alla rete elettrica ( grid ) non è molto influenzato dall'orientamento e quindi non ha senso preoccuparsi per questa problematica se si sta valutando l'installazione di un impianto di questo tipo.

Condizioni diverse nell'orientamento in sistemi fotovoltaici grid, si riflettono meno nella produttività rispetto al solare termico, dato che quest'ultimo funziona quasi del tutto utilizzando l'irradiazione solare diretta, mentre nell' FV la componente diffusa dell'irradiazione solare ( quella non determinata dall'orientamento ) incide comunque per il 50 per cento dell'energia totale prodotta dall'impianto.

Inoltre un impianto solare fotovoltaico connesso alla rete elettrica solitamente lo si dimensiona per la produzione della maggiore quantità di energia possibile all'anno, senza preoccuparsi di come questa sarà distribuita nell'arco dei mesi, settimane e anche durante l'arco di una giornata.

In questo caso l'orientamento migliore teorico e' il SUD con un'inclinazione intorno ai 30 gradi; orientamento che determina la massima produzione di energia all'anno.

Tuttavia un impianto solare FV orientato ad Ovest od a EST produce circa il 14% in meno di energia all'anno rispetto alla situazione ottimale e quindi in questo caso, visto il limitato degrado nelle prestazioni dell'impianto a diversi orientamenti,  si puo dire che ogni installazione va bene allo scopo

Orientamento in impianti FV stand-alone.

Se però l'impianto fotovoltaico non è connesso alla rete elettrica allora la situazione si complica molto perchè entrano in gioco diversi fattori; in particolare occorre valutare l'orientamento in base all'utilizzo che si andrà a fare dell'impianto.

Un impianto fotovoltaico stand alone che serve una baita ad uso prevalentemente estivo ha richieste diverse rispetto ad uno che alimenta un cartello stradale o un lampione fotovoltaico.

Normalmente in questi casi occorre valutare l'orientamento in funzione delle condizioni metoreologiche peggiori e/o ad un eventuale compromesso circa la possibilità che l'alimentazione non sia disponibile h24 per l'intero anno solare.

La soluzione ottimale è rappresentata da un pannello solare che possa raccogliere al meglio l'energia diffusa in una tipica giornata nuvolosa... e questa la si ottiene con un pannello perfettamente orizzontale, parallelo al piano del suolo, oppure con un orientamento a sud con una leggera inclinazione ( 10 – 15% max ) che consenta meglio il deflusso dell'acqua piovana e la autopulizia del pannello.

 

 

 

Scegliere l'orientamento in impianti solari termici.

Ma entriamo ora nel vivo di questo articolo.. cioè nelle considerazioni sull'orientamento in impianti solari termici, dove se ne vedono e sentono di tutti i colori e dove la materia è davvero complessa e ricca di eccezzioni.

 

A mezzogiorno, momento centrale d'ogni giornata distante in senso temporale, nella stessa misura dalla notte precedente e da quella successiva, il sole si affaccia a SUD.
Qualsiasi cosa si affacci a SUD sarà quindi esposta alla lue solare per un numero d'ore massimo possibile in ogni giorno....... è il SUD quindi l'obbiettivo da traguardare nell'installazione di un pannello solare tuttavia esso può non rappresentare sempre la condizione ideale, oppure orientamenti diversi in particolari ambiti, possono produrre risultati che non giustificano un investimento per particolari installazioni complesse e difficoltose.

 

Facciamo alcuni esempi ;

Un albergo che ha una frequentazione prevalente estiva potrebbe avere la necessità di installare un impianto solare termico che produca l'acqua sanitaria prevalentemente in quella stagione..
Dato che in estate un impianto solare termico produce circa la stessa quantita di energia, qualsiasi sia il suo orientamento, puo essere installato l'impianto sulla falda più "comoda" senza preoccuparsi troppo dell'orientamento.

Più o meno la stessa considerazione la si puo fare per un impianto solare termico installato per una abitazione privata dimensionato per soddisfare i requisiti minimi di legge circa la produzione d ACS da fonte rinnovabile..

La legge prevede che il 50% dell'energia spesa per la produzione di ACS provenga dal solare termico e questi valori si possono facilmente raggiungere con qualsiasi orientamento... vediamo 3 casi diversi :

Un impianto orientato a Sud e fortemente inclinato produrra il 95% dell'energia richiesta nei mesi estivi e il 75% nei mesi invernali. TOT 85% su base annua.
Un impianto orientato a Sud , poco inclinato e semplicemente appoggiato alla falda del tetto , produrra il 95% dell'energia richiesta nei mesi estivi e il 40% nei mesi invernali. TOT 68% su base annua.
Un impianto orientato ad Ovest o Est , poco inclinato e semplicemente appoggiato alla falda del tetto , produrra il 95% dell'energia richiesta nei mesi estivi e il 15% nei mesi invernali. TOT 55% su base annua.

 

Come si puo notare in tutti e 3 i casi la quota estiva di produzione è la stessa e questa incide moltissimo sulla produzione totale di energia all'anno; ne consegue che spesso è antieconomico ed inutile inseguire orientamenti ideali a questo scopo, perchè produrrebbero miglioramenti nella produzione del tutto trascurabili.

Condizione completamente diversa in grandi impianti solari termici dimensionati per la produzione di calore ad uso ACS e riscaldamento.
In questo caso la quota estiva di produzione diventa marginale perche questa è soddisfatta da pochi Mq. di collettori che producono tutta l'energia necessaria alla stagione estiva, mentre occorre privilegiare la produzione dell'intero campo solare che deve essere messo nelle condizioni per dare il meglio nelle condizioni invernali.

Quindi diventa assolutamente necessario che l'orientamento sia il Sud pieno con una forte inclinazione sul piano.

Solo per dare un esempio vi riportiamo la produzione tipica di 3 ipotetici impianti solari, identici ma orientati in modo diverso, nella sola stagione invernale.

 

Impianto di 5 pannelli solari installato a Sud con una inclinazione di 60 gradi ==> 2900 kwh
Impianto di 5 pannelli solari installato a Sud in "falda" con una inclinazione di 17 gradi ==> 1500 kwh
Impianto di 5 pannelli solari installato a Est o Ovest, in "falda" con una inclinazione di 17 gradi ==> 500 kwh

 

Come si puo vedere la questione orientamento qui diventa sostanziale al punto che se non si dispone della possibilità di installare a Sud i collettori, diventa impossibile pensare di poter installare utilmente un impianto di questo tipo.

 

L'inclinazione.

L'inclinazione dei pannelli solari rispetto al piano è  considerata importantissima per il corretto funzionamento dell'impianto.
In realtà lo e' nella stessa misura dell'orientamento, non di più.

Un errore di 20 gradi rispetto all'inclinazione ideale corrisponde ad un errore di 20 gradi commesso nell'orientamento.... quindi abbastanza trascurabile.

Tuttavia un tetto e' molto più probabile che abbia la falda orientata nel modo sbagliato piuttosto che avere un'inclinazione non ottimale.. quindi non preoccupiamoci troppo dell'inclinazione..
Vediamo comunque cosa dobbiamo valutare per scegliere l'inclinazione corretta per i nostri pannelli..

 

Il 21 di Dicembre è il giorno più corto dell'anno e il sole a mezzogiorno raggiunge l'altezza massima di circa 21 gradi; un pannello solare per essere perpendicolare al sole dovrebbe essere orientato a SUD ed avere un' inclinazione di 69 gradi.
Il 21 di Giugno è il giorno più lungo dell'anno e il sole a mezzogiorno raggiunge l'altezza massima di circa 68 gradi; un pannello solare per essere perpendicolare al sole dovrebbe essere orientato a SUD ed avere un' inclinazione di 22 gradi...

 
Risulta evidente che un'inclinazione più marcata tende a favorire il rendimento dei pannelli nelle stagioni invernali, mentre una leggera favorisce l'esposizione estiva, fermo restando che questa considerazione vale SOLAMENTE in impianti orientati a Sud perche un pannello solare molto inclinato ed affacciato ad ovest o est, sarebbe SEMPRE in ombra durante i mesi invernali.
Non vale quindi assolutamente inclinare molto un campo solare x favorire la produzione invernale, se questo è orientato diversamente ( es. sud/ovest o sud/est ).

Se il vostro impianto solare e' progettato per integrare anche il riscaldamento ed è orinetato a Sud, occorre inclinare  più che si può i pannelli e raggiungere, se possibile,  livelli anche superiori ai 60 gradi.

 

Anche impianti che devono produrre solamente acqua calda sanitaria per tutto l'anno e' meglio che abbiano inclinazioni che tendano a favorire il periodo invernale, infatti, la quantità di calore prodotta in estate sarebbe comunque superiore alle necessità, quindi tanto vale favorire il rendimento in periodi meno favorevoli... fermo restando comunque che spesso questa opzione è perfettamente inutile in impianti solari x produzione di ACS perche il margine di miglioramento che si ottiene non giustifica mai complessi e costosi sistemi di installazione fuori dal classico "in falda" poco inclinato.

Considerando invece impianti solari che servano utenze prettamente stagionali (alberghi, agriturismi ecc.) si può pensare di favorire un'inclinazione estiva (20 / 30 gradi) dato che l'impianto sarà utilizzato solamente in quel periodo.