I pannelli solari, sebbene progettati per operare sotto la luce solare, non funzionano al meglio a temperature elevate. Anzi, l’efficienza dei pannelli fotovoltaici tende a diminuire con l’aumento della temperatura. Vediamo più nel dettaglio perché questo accade e quali sono le implicazioni.
Effetti delle Alte Temperature sui Pannelli Solari
- Efficienza Ridotta: La maggior parte dei pannelli solari ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che per ogni grado Celsius di aumento della temperatura sopra una certa soglia (generalmente 25°C), l’efficienza del pannello diminuisce. Questo coefficiente varia tipicamente tra -0.3% e -0.5% per grado Celsius. Per esempio, se un pannello solare ha un coefficiente di temperatura di -0.4%/°C e la temperatura operativa passa da 25°C a 35°C, l’efficienza del pannello diminuirà del 4%.
- Prestazioni dei Materiali: nei pannelli solari al silicio, ad esempio, le alte temperature aumentano la resistività del materiale, riducendo la capacità di generare corrente elettrica. Inoltre, le temperature elevate possono accelerare il degrado dei materiali utilizzati nei pannelli, come gli encapsulanti e i materiali di connessione, riducendo la vita utile del sistema.
- Generazione di Calore: i pannelli solari assorbono parte della radiazione solare e la trasformano in calore. Questo calore può accumularsi e aumentare ulteriormente la temperatura del pannello, creando un effetto negativo sul rendimento.
Mitigazione degli Effetti delle Alte Temperature
Per migliorare le prestazioni dei pannelli solari in condizioni di temperature elevate, possono essere adottate diverse strategie:
Innanzitutto è preferibile installare i pannelli in modo da permettere una buona circolazione dell’aria sotto e intorno ai pannelli per dissipare il calore. Inoltre si consiglia di utilizzare sistemi di raffreddamento attivi, come ventilatori o raffreddamento a liquido, per mantenere la temperatura dei pannelli sotto controllo.
E’ importante prestare massima attenzione ai materiali che si utilizzano per la costruzione dell’impianto. E’ consigliabile privilegiare l’uso di pannelli solari con materiali che hanno un basso coefficiente di temperatura, come alcuni tipi di celle solari avanzate o moduli a film sottile, ma anche applicare rivestimenti riflettenti che riducono l’assorbimento del calore.
Per ridurre gli effetti del caldo torrido sulla produzione solare è necessario anche ottimizzare l’orientamento e l’inclinazione dei pannelli per ridurre l’esposizione diretta durante le ore più calde della giornata. Anche montare i pannelli su strutture che li sollevano dal suolo o dal tetto, permettendo una migliore ventilazione è una strategia che aiuta la produzione.
Infine, è fondamentale implementare sistemi di monitoraggio per rilevare le temperature dei pannelli e attivare misure di raffreddamento quando necessario.
I pannelli solari, quindi, non funzionano in modo ottimale a temperature elevate, poiché l’efficienza diminuisce con l’aumento della temperatura. Tuttavia, come abbiamo visto, esistono diverse strategie e tecnologie che possono mitigare questi effetti negativi, migliorando le prestazioni complessive dei pannelli solari in ambienti caldi. La scelta di materiali appropriati, l’implementazione di sistemi di raffreddamento e un design ottimizzato del sistema sono tutte misure efficaci per garantire che i pannelli solari mantengano un buon rendimento anche in condizioni di alte temperature.
Come proteggere le celle solari dalle temperature troppo elevate
Proteggere le celle solari dalle temperature elevate è essenziale per mantenere l’efficienza e la durata degli impianti fotovoltaici. Le alte temperature possono ridurre l’efficienza delle celle solari, causare degrado dei materiali e, in alcuni casi, danneggiare i componenti del sistema. Ecco alcune strategie per mitigare gli effetti delle temperature elevate sulle celle solari:
1. Ventilazione Adeguata
Innanzitutto è necessario installare i pannelli solari con uno spazio tra il pannello e la superficie di montaggio per permettere la circolazione dell’aria ed è conveniente utilizzare ventilatori o sistemi di raffreddamento attivi per ridurre la temperatura dei pannelli.
2. Materiali Riflettenti
E’ importante applicare materiali riflettenti sulla superficie dei pannelli o sull’area circostante per ridurre l’assorbimento di calore ma anche utilizzare strutture di montaggio che riflettano la luce solare invece di assorbirla.
3. Tecnologie di Raffreddamento
Implementare sistemi di raffreddamento a liquido che circolano acqua o altri fluidi attraverso o sotto i pannelli per dissipare il calore è una delle strategia attualmente più impiegate per mitigare l’effetto delle temperature eccessive sulle celle. E’ preferibile, inoltre, utilizzare sistemi che sfruttano l’evaporazione dell’acqua per raffreddare i pannelli solari.
4. Scelta dei Materiali
Utilizzare celle solari che mantengono un’alta efficienza anche a temperature elevate, come quelle in silicio monocristallino o materiali avanzati come il perovskite e selezionare materiali che hanno una minore perdita di efficienza con l’aumento della temperatura.
5. Colorazione e Rivestimenti Speciali
Utilizzare rivestimenti anti-riflesso che riducono la quantità di calore assorbito e applicare rivestimenti speciali che riflettono il calore infrarosso.
6. Design e Orientamento
Orientare i pannelli solari in modo tale da massimizzare l’irraggiamento solare durante le ore più fresche della giornata e minimizzare l’esposizione diretta durante le ore più calde, nonchè regolare l’inclinazione dei pannelli per ottimizzare la ventilazione naturale e ridurre l’accumulo di calore sono procedure altamente consigliate nella gestione degli impianti durante i mesi torridi.
7. Monitoraggio e Manutenzione
Implementare sistemi di monitoraggio che rilevano le temperature dei pannelli solari e attivano misure di raffreddamento quando necessario ed effettuare una manutenzione regolare per garantire che i sistemi di raffreddamento e ventilazione funzionino correttamente e che non vi siano accumuli di sporco o detriti che possano aumentare la temperatura.
8. Utilizzo di Pannelli Bifacciali
L’uso di questi pannelli è consigliato per produrre energia da entrambi i lati, riducendo la quantità di calore assorbito da un singolo lato e migliorando l’efficienza complessiva.
Esempi Pratici
- Installazioni su Tetti: Utilizzare staffe di montaggio che sollevano i pannelli dal tetto per consentire la circolazione dell’aria.
- Impianti su Terreno: Installare i pannelli su strutture che permettono il flusso d’aria sotto i pannelli e, se possibile, utilizzare sistemi di raffreddamento evaporativo nei climi caldi e secchi.
Implementando queste strategie, è possibile mitigare gli effetti negativi delle alte temperature sui pannelli solari, migliorando la loro efficienza e prolungando la loro durata operativa.