La radiazione solare - www.esnow.it

La radiazione solare è l’energia elettromagnetica emessa dai processi di fusione dell’idrogeno contenuto nel sole; tale energia non raggiunge la superficie terrestre in maniera costante, la sua quantità varia durante il giorno, da stagione a stagione e dipende dalla nuvolosità, dall’angolo d’incidenza e dalla riflettanza delle superfici.

La radiazione che un metro quadrato di una superficie orizzontale riceve è detta radiazione globale ed è il risultato della somma della radiazione diretta e della radiazione diffusa. La radiazione diretta è quella che giunge direttamente dal sole, mentre la radiazione diffusa è quella riflessa dal cielo, dalle nuvole e da altre superfici.

La radiazione diretta si ha quindi solo quando il sole è ben visibile. D’inverno la radiazione diffusa è molto maggiore in percentuale e su base annua, è pari al 55% di quella globale. Nei calcoli di dimensionamento dei sistemi solari fotovoltaici spesso è opportuno considerare la quantità di radiazione solare riflessa dalle superfici contigue ai moduli fotovoltaici (coeficiente di Albedo).

L’intensità della radiazione solare al suolo dipende dall’angolo d’inclinazione della radiazione stessa: minore è l’angolo che i raggi del sole formano con una superficie orizzontale e maggiore è lo spessore di atmosfera che essi devono attraversare, con una conseguente minore radiazione che raggiunge la superfi cie. Come abbiamo visto, una superficie riceve il massimo degli apporti quando i raggi solari incidono perpendicolarmente su di essa. La posizione del sole varia però durante il giorno e durante le stagioni, quindi varia anche l’angolo con il quale i raggi solari colpiscono una superficie. Gli apporti dipendono dunque dall’orientamento e dall’inclinazione dei moduli fotovoltaici. Una superficie orizzontale riceve la maggiore quantità d’energia in estate, quando la posizione del sole è alta e i giorni sono più lunghi, mentre una superficie verticale esposta a Sud riceve più apporti in inverno che in estate, circa 1,5 volte in più rispetto ad una orizzontale. L’orientamento migliore di una superficie verticale o inclinata che deve captare gli apporti solari è pertanto quella verso Sud.

L’irraggiamento solare che colpisce i moduli fotovoltaici ha un carattere variabile in funzione della latitudine, dell’orientamento del campo solare, della stagione e dell’ora del giorno. Su ogni cella poi si possono determinare, nel corso della giornata, delle ombre che possono essere prevedibili, come nel caso di un edificio situato nelle vicinanze del campo solare o imprevedibili come quelle determinate dalle nuvole. Inoltre la quantità di energia prodotta da ciascuna cella fotovoltaica dipende dall’irraggiamento e dalla sua temperatura. Da queste considerazioni nasce la necessità di individuare istante per istante quel particolare punto sulla caratteristica VxI del generatore fotovoltaico in cui risulti massimo il trasferimento di potenza verso rete.

 

Graficamente, il punto di massima potenza, corrisponde al punto di tangenza tra la caratteristica del generatore fotovoltaico per un certo valore della radiazione solare e l’iperbole di equazione VxI= costante corrispondente.

Il punto di tangenza varia istantaneamente in funzione delle condizioni di irraggiamento solare e al variare della temperatura.