La quantità di energia solare che raggiunge la superfice terrestre varia a secondo del luogo e dal periodo dell’anno. L’irraggiamento solare si misura in W/m2.
La diversa quantità di irraggiamento nei vari mesi dell’anno è dovuta oltre che a diversi quadri climatici, soprattutto alla diversa altezza del sole che traccia nel cielo diverse traiettorie a secondo del periodo dell’anno. Il grafico che segue mostra come in una data latitudine, il giorno oltre ad avere una diversa durata è caratterizzato da un sole più o meno alto a mezzogiorno.
I dati di irraggiamento medi sono la base per la valutazione preliminare della redditività attesa da un impianto fotovoltaico. Bisogna quindi considerare che una superficie riceve il massimo degli apporti energetici quando i raggi solari incidono perpendicolarmente su di essa. Gli apporti dipendono dunque dall’orientamento e dall’inclinazione delle superfici. Una superficie orizzontale otterrà la maggiore quantità di energia d’estate quando il sole percorre la traiettoria più alta e i giorni sono più lunghi. Mentre una superficie verticale, rivolta verso sud riceverà la maggior quantità di energia in inverno, quando la traiettoria percorsa dal sole è molto bassa.
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 circostenti. 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 (coefficiente di Albedo).
Modello per il calcolo della frazione della radiazione diffusa rispetto alla globale
Definizioni:
| Hglob | : | radiazione globale (diretta+diffusa) al suolo [sul piano orizzontale] | |
| Ho | : | radiazione extra-atmosferica (anche: extraterrestre) [sul piano orizzontale] | |
| KT | : | coefficiente di trasmissione globale al suolo = Hglob / Ho | |
| Hdiff | : | radiazione diffusa al suolo [sul piano orizzontale] | |
| K | : | frazione della radiazione diffusa rispetto alla globale = Hdiff / Hglob |
Tutte le quantità sono riferite al dato giornaliero medio mensile.
La procedura di calcolo richiede che sia nota >K in funzione di KT. E’ possibile scegliere fra le seguenti tre correlazioni:
- correlazione usata dalla stessa Norma UNI 8477 :
K = 0.881 – 0.972 KT - correlazione ENEA-SOLTERM, stabilita per l’Italia, in base alle misure della Rete attinometrica dell’ENEA:
K = 1 – 1.165 (0.0695 + 0.8114 KT) - correlazione Iqbal (da M. Iqbal, An Introduction to Solar Radiation, pag. 257):
K = 0.958 – 0.982 KT
Gli andamenti delle tre correlazioni sono numericamente confrontabili. Va notato che Ho – e conseguentemente il calcolo diKT – dipende dal valore della costante solare Isc, per la quale sono disponibili in letteratura le seguenti misure:
Isc = 1353 W/m2 : NASA, 1971
Isc = 1367 W/m2 : WRC, 1981
La correlazione ENEA-SOLTERM è stata stabilita in base alla seconda delle due misure; le correlazioni UNI e Iqbal invece sulla base della misura meno recente; di ciò si tiene oppurtunamente conto nella procedura correggendo il termine KT del fattore
f = 1367/1353
Esempio di informazioni relative all’irraggiamento in una data area geografica( fonte PVGIS Comunità Europea)
PVGIS stime delle medie mensili a lungo termine
Luogo: 41°56’20” Nord, 12°27’50” Est,Quota: 26 m.s.l.m.,
Inclinazione ottimale è: 34 gradi
Irraggiamento perso annualmente a causa di ombre (orizzontale): 0.1 %
| Mese | Hh | Hopt | H(90) | Iopt | D/G | T24h | NDD |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gen | 1650 | 2650 | 2660 | 62 | 0.54 | 7.9 | 300 |
| Feb | 2280 | 3170 | 2790 | 53 | 0.54 | 8.3 | 261 |
| Mar | 3660 | 4530 | 3390 | 43 | 0.47 | 10.3 | 203 |
| Apr | 4960 | 5410 | 3190 | 28 | 0.43 | 12.8 | 87 |
| Mag | 5970 | 5870 | 2770 | 14 | 0.43 | 17.6 | 9 |
| Giu | 6590 | 6190 | 2570 | 8 | 0.40 | 21.5 | 3 |
| Lug | 6640 | 6380 | 2760 | 12 | 0.38 | 23.8 | 0 |
| Ago | 5790 | 6090 | 3250 | 24 | 0.38 | 24.2 | 2 |
| Set | 4460 | 5370 | 3710 | 39 | 0.39 | 20.4 | 8 |
| Ott | 3030 | 4200 | 3570 | 51 | 0.44 | 17.2 | 67 |
| Nov | 1880 | 2940 | 2870 | 60 | 0.51 | 12.6 | 215 |
| Dic | 1440 | 2410 | 2500 | 65 | 0.56 | 9.3 | 273 |
| Anno | 4040 | 4610 | 3000 | 34 | 0.43 | 15.5 | 1428 |
