Dimensionamento di un impianto fotovoltaico: come calcolare la potenza necessaria

Dimensionare correttamente un impianto fotovoltaico è fondamentale per ottenere le migliori prestazioni ed il massimo risparmio energetico. In questo articolo analizzeremo nel dettaglio tutti i fattori da considerare e i passaggi da seguire per calcolare la potenza necessaria per il corretto dimensionamento di un impianto fotovoltaico adatto alle proprie esigenze.

Fattori da considerare per il dimensionamento di un impianto fotovoltaico

Prima di iniziare i calcoli veri e propri, è importante raccogliere tutte le informazioni necessarie tenendo conto di alcuni fattori chiave:

Consumi elettrici

È necessario analizzare i consumi elettrici dell'abitazione o dell'azienda, preferibilmente su base annua, per comprendere il fabbisogno energetico.

I consumi possono essere rilevati dalle bollette o stimati in base alle apparecchiature utilizzate.

Irraggiamento solare

Bisogna considerare i valori medi di irraggiamento solare della zona in cui sarà installato l'impianto. Zone con maggiore insolazione permetteranno impianti di potenza di picco inferiore per soddisfare lo stesso fabbisogno energetico.

Inclinazione e orientamento dei pannelli

L'inclinazione ottimale dei pannelli è pari alla latitudine del luogo. L'orientamento ideale è verso sud, ma sono accettabili scostamenti fino a 30°.

Ti invito a leggere l'articolo di approfondimento dedicato a Inclinazione dei pannelli fotovoltaici per un'efficienza ottimale

Ombreggiamenti

La presenza di ombreggiamenti da edifici o vegetazione va attentamente valutata, poiché può ridurre notevolmente la produzione energetica dell'impianto fotovoltaico.

Gli ombreggiamenti si verificano quando alcuni pannelli sono coperti dall'ombra di ostacoli come alberi, ciminiere, pareti, che impediscono ai raggi solari di raggiungerli direttamente.

Anche un'ombreggiatura parziale su un singolo pannello provoca una diminuzione della corrente elettrica generata da tutto il modulo fotovoltaico. Per questo è fondamentale installare i pannelli in zone completamente libere e prive di ombre.

Se sono presenti potenziali fonti di ombreggiamento, è consigliabile effettuare uno studio solare sul tetto tramite un'analisi solare, per identificare con precisione l'impatto degli ombreggiamenti sulla produzione dell'impianto nelle diverse ore della giornata e stagioni dell'anno.

In alcuni casi, l'ombreggiamento può essere mitigato orientando diversamente i pannelli, montandoli su una struttura apposita oppure utilizzando ottimizzatori di potenza. Ma la soluzione migliore rimane quella di evitare del tutto zone d'ombra installando i moduli solo dove è garantita piena insolazione.

Superficie disponibile

È necessario considerare lo spazio effettivamente disponibile per l'installazione dei pannelli fotovoltaici.

Obiettivi di autoconsumo

Definire correttamente l'obiettivo di autoconsumo è fondamentale per dimensionare l'impianto nel modo migliore.

Se l'obiettivo principale è massimizzare l'autoconsumo immediato dell'energia solare prodotta, senza immettere in rete o accumulare, sarà sufficiente dimensionare l'impianto in modo che la potenza installata sia pari al fabbisogno energetico negli orari di massima produzione (centrali nella giornata).

Ad esempio, se il consumo massimo giornaliero è di 10 kWh alle ore centrali della giornata, sarà opportuno installare un impianto fotovoltaico da circa 3-4 kWp, tarato per coprire principalmente i consumi diurni.

Se invece si vuole massimizzare l'autosufficienza energetica su base annuale, conviene sovradimensionare leggermente l'impianto rispetto al fabbisogno quotidiano, e prevedere l'immissione dell'energia prodotta in eccesso in rete. In questo caso si può coprire fino all'80-90% del consumo annuale con il fotovoltaico.

Infine, se l'obiettivo è puntare sull'indipendenza energetica totale, è consigliabile abbinare una batteria di accumulo, e quindi dimensionare l'impianto per una produzione annuale pari al 100% del fabbisogno.

Presenza di un sistema di accumulo

L'aggiunta di un sistema di accumulo tramite batterie consente di aumentare l'autoconsumo e di ridurre la potenza dell'impianto.

Passaggi per calcolare il dimensionamento

Una volta raccolte le informazioni preliminari, è possibile passare al calcolo del dimensionamento di un impianto fotovoltaico vero e proprio con queste operazioni:

Analisi dei consumi

Si determina il consumo annuo totale in kWh e il consumo medio giornaliero, possibilmente distribuito nell'arco della giornata.

Calcolo del proprio fabbisogno energetico

Si sceglie la percentuale del proprio fabbisogno energetico che si vuole coprire con l'impianto fotovoltaico (di solito tra il 60 e l'80%) e la si applica al consumo annuo per ottenere il fabbisogno energetico da coprire.

Sono valutazioni importanti per non rischiare di realizzare un impianto troppo piccolo o troppo grande. Da valutare anche la necessità o meno di un impianto fotovoltaico con accumulo.

Scelta della tecnologia dei pannelli

Si seleziona la tipologia di pannelli fotovoltaici da utilizzare (policristallini, monocristallini, a film sottile, etc.), tenendo conto di costi, prestazioni e spazio disponibile.

Calcolo della superficie necessaria

Sulla base del fabbisogno energetico, della resa dei pannelli scelti in base ai valori di irraggiamento solare, dell’inclinazione e di eventuali ombreggiamenti, si calcola la superficie necessaria totale dei pannelli.

Esempio pratico di dimensionamento di un impianto fotovoltaico

Prendiamo il caso di un'abitazione con consumo annuo di 4000 kWh e una richiesta di copertura del 75% del fabbisogno, pari a 3000 kWh/anno.

L'irraggiamento solare della zona è di 1200 kWh/mq all'anno nelle ore diurne, in media. Si sceglie di installare pannelli monocristallini da 400 Wp con un rendimento del 20%, inclinazione ottimale di 30° ed orientamento ottimale.

Passiamo ai conti per calcolare il dimensionamento di un impianto fotovoltaico:

• Potenza dei pannelli = 400 W / 1000 = 0.4 kW (poiché la potenza è espressa in kW)
• Rendimento = 20% = 0.2 (rendimento in frazione)
• Produzione annuale = 0.4 kW × 0.2 × 1200 kWh/m² = 96 kWh/anno per mq
• Superficie richiesta = Fabbisogno energetico / Produzione annuale per mq
• Fabbisogno energetico = 3000 kWh/anno Produzione annuale per mq = 96 kWh/anno per mq
• Superficie richiesta = 3000 kWh/anno / 96 kWh/anno per mq ≈ 31.25 mq

Considerazioni finali

Elaborare il dimensionamento di un impianto fotovoltaico non è complesso, ma richiede un approccio metodico e il calcolo preciso di diversi fattori.

Con un buon progetto si può massimizzare la produzione energetica, ottimizzare i costi e ridurre l'impatto ambientale grazie all'energia solare pulita. È consigliabile farsi affiancare da un progettista specializzato per essere sicuri di realizzare l'impianto migliore per le proprie esigenze.

Domande frequenti

Come si fa a stabilire la potenza necessaria dell'impianto fotovoltaico?

Bisogna calcolare innanzitutto il fabbisogno energetico annuo che si vuole coprire in kWh, tenendo conto dei consumi e della percentuale di copertura desiderata. Sulla base dell'irraggiamento solare della zona e del tipo di pannelli scelti, si calcola poi la superficie totale necessaria e di conseguenza la potenza complessiva.

Quanto produce un impianto fotovoltaico da 1 kWp?

Mediamente con 1 kWp installato in Italia si producono circa 1100-1400 kWh all'anno, ma la resa effettiva dipende molto dalla zona e dall'efficienza dei pannelli.

Cosa succede se dimensiono male l'impianto?

Se l'impianto è sovradimensionato si produce troppa energia che non si riesce a consumare o immettere in rete. Se è sottostimato, non si riesce a coprire il fabbisogno energetico desiderato. In entrambi i casi si hanno costi più elevati e minor convenienza.

Posso installare da solo un impianto fotovoltaico?

Gli impianti fotovoltaici devono essere progettati e installati da personale specializzato e qualificato. È importante rivolgersi sempre a professionisti del settore. Per essere in regola serve infatti una dichiarazione di conformità dell'impianto elettrico.

Devo per forza orientare i pannelli perfettamente a sud?

L'orientamento ottimale è a sud, ma sono ammessi scostamenti fino a 30° senza eccessive perdite. Se lo spazio disponibile lo consente, è meglio suddividere i pannelli su due orientamenti a sudest e sudovest.