Con la diffusione del fotovoltaico, migliorare il ritorno sugli investimenti nelle centrali è diventato un tema di interesse generale, e la progettazione accurata delle centrali è sempre più al centro dell'attenzione. Nelle centrali fotovoltaiche esistono due modalità di disposizione dei moduli: orizzontale e verticale. La scelta tra una disposizione orizzontale o verticale dipende dalle diverse situazioni, ognuna delle quali ha i suoi vantaggi. Quale disposizione è più adatta alla tua casa?
Che cosa sono la disposizione orizzontale e verticale dei moduli?
Come suggerisce il nome, la disposizione orizzontale significa che il lato lungo del modulo è parallelo all'asse est-ovest, mentre nella disposizione verticale è il lato corto a essere parallelo all'asse est-ovest. Attualmente, le centrali con disposizione verticale sono più comuni, principalmente perché l'installazione verticale è più semplice. Nella disposizione orizzontale, il modulo più alto è più difficile da installare, rallentando così il processo di costruzione.
Come scegliere la modalità di disposizione?
1. Centrali a terra pianeggianti
Nelle centrali fotovoltaiche su terreni relativamente pianeggianti, durante l'alba e il tramonto si verifica il fenomeno dell'ombreggiamento dei moduli posteriori da parte di quelli anteriori, causato dalla loro disposizione parallela. Considerando fattori come la diffusione e la riflessione, si stima che la disposizione orizzontale riduca l'ombreggiamento di circa 10 minuti rispetto alla disposizione verticale. Tenendo conto della diminuzione della radiazione solare in queste ore, con una potenza di uscita pari al 15% della massima, una centrale con 1500 ore di utilizzo annue potrebbe generare circa l'1,2% in più di energia con una disposizione orizzontale rispetto a una verticale.
2. Centrali fotovoltaiche su terreni montuosi o collinari
Con l'aumento delle installazioni fotovoltaiche combinate con l'agricoltura e la silvicoltura, la costruzione di impianti in terreni irregolari, come montagne e colline, è diventata inevitabile. Qual è la disposizione migliore in questi casi?
Per gli impianti costruiti su pendii esposti a sud o nord, come nelle centrali su terreni pianeggianti, la disposizione orizzontale risulta più vantaggiosa rispetto a quella verticale.
Per gli impianti su pendii orientali e occidentali, il pendio orientale riceve la luce solare prima al mattino, mentre quello occidentale rimane in ombra. Con l'aumentare dell'altezza del sole e il suo spostamento verso sud, il pendio occidentale inizia a ricevere luce, mentre quello orientale viene progressivamente ombreggiato. Questo conferma che l'ombreggiamento segue approssimativamente la direzione parallela ai lati lunghi dei moduli. Nei territori situati a nord del Tropico del Cancro, la disposizione orizzontale è generalmente più resistente all'ombreggiamento rispetto a quella verticale, soprattutto in zone montuose o irregolari.
3. Tetti fotovoltaici distribuiti con ostacoli circostanti
Per gli impianti fotovoltaici distribuiti installati sui tetti, se l’area è aperta e priva di ostacoli, con un’inclinazione adeguata, si può adottare la stessa disposizione delle centrali a terra. Tuttavia, se ci sono ostacoli verticali come pali della luce o antenne, e non è possibile evitarli, potrebbe essere opportuno considerare una disposizione verticale, specialmente in presenza di molti ostacoli. Naturalmente, si può scegliere la disposizione più adatta alla propria casa in base a fattori come latitudine, orientamento del tetto, superficie disponibile e inclinazione, o addirittura optare per una combinazione delle due modalità.
Impatto delle ombre sulla potenza dei moduli in disposizione orizzontale e verticale
Le caratteristiche della struttura del circuito dei moduli determinano le differenze nella resistenza all'ombreggiamento. Poiché l'ombreggiamento si verifica più frequentemente vicino al suolo, analizziamo l'impatto di due file di celle solari ombreggiate, situate nella parte inferiore di un modulo, sulla performance energetica.
Come mostrato nella figura, quando le ultime due file di celle di un modulo sono ombreggiate in una disposizione orizzontale, il diodo di bypass della fila inferiore si attiva, consentendo alle altre due file di celle superiori di continuare a generare potenza. Nella disposizione verticale, invece, ogni stringa di celle del modulo viene ombreggiata, interrompendo il circuito, e tutte e tre le file di celle smettono di produrre potenza.
Durante l’alba e il tramonto, l’ombreggiamento sui moduli è inevitabile, e questo dimostra teoricamente che la disposizione orizzontale offre una maggiore resistenza all'ombreggiamento.
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