Ma i pannelli fotovoltaici sono un imbroglio?

di Ugo Bardi
ugopannelli

C’è in giro una leggenda che dice che i pannelli fotovoltaici sono un imbroglio e che dopo qualche anno non funzionano più. La leggenda è stata smentita molte volte, ma per chi, come me, possiede un impianto fotovoltaico, alle volte ti viene un po’ il dubbio. Ma non sarà mica vero?

In effetti, uno dei problemi per chi ha un impianto è capire esattamente quanto produce. In teoria, il GSE ti dovrebbe dare i dati; però te li nasconde nel loro sito web e trovarli è peggio della ricerca del santo Graal. Ogni tanto ti mandano messaggi, ma anche quelli sono estremamente misteriosi e difficili da interpretare. Certo, uno può andarsi a leggere quanto producono i pannelli sul contatore o sul display che c’è sull’inverter. Ma questa è solo una misura istantanea e non ti aiuta molto a capire se l’impianto funziona bene o no.

Quindi, per capire bene la faccenda ho deciso di attrezzarmi con un “datalogger” che ho laboriosamente installato nelle passate settimane. La cosa si è rivelata complessa per vari motivi: le istruzioni parzialmente in tedesco, il manuale che si riferiva a un altro datalogger, far dialogare la scheda e il PC e altre cosette. Insomma, con una giudiziosa applicazione del “principio del Bonobo” (batti la noce di cocco sul sasso finché non si rompe) sono riuscito a far funzionare tutto. Ecco un esempio, i risultati per l’8 Maggio 2009; potenza istantanea (misurata ogni 15 minuti) in funzione dell’ora del giorno.

potenzaimpianto8maggio

Vedete come la potenza cresce con il progredire del giorno. Qua e la, vedete delle cadute dovute a qualche nuvoletta passeggera. La curva è un po’ asimmetrica, il che deriva da qualche ombreggiatura la mattina – cosa che sapevo già ma non riuscivo a quantificare. Da certi conti approssimati che ho fatto sui record di questo di altri giorni, le ombre mi fanno perdere circa il 3-5% sul totale.

La curva mi da anche il massimo di produzione. Finora, il massimo che ho osservato è stato 2150 W. Andrebbe comparato con i dati ottenuti da un solarimetro, ma per il momento non ho fatto misure di questo tipo. Si può però fare una valutazione considerando che la potenza massima nominale dell’impianto è misurata con incidenza normale alla superficie. Dato che l’impianto è a un angolo fisso. (17.7 gradi rispetto all’orizzonte) bisogna considerare la perdita corrispondente. Da questo sito, ho dedotto che alla latitudine di Firenze (43 deg 56′) il sole alla massima altezza si trovava a 63.3 gradi rispetto all’orizzonte. Ovvero, si trovava a un angolo di 22.7 gradi rispetto allo zenith, il che corrisponde a un angolo di 9.4 gradi rispetto alla normale ai pannelli. Questa correzione non cambia moltissimo le cose, dato che cos(9.4) è 0.986. In totale, la massima potenza nominale attesa è 2565 W. Comparando con quella misurata, manca circa il 17%.

Dove sono finiti i 400 watt mancanti? Non sarà mica che l’impianto si è veramente degradato? Beh, qui entra nel mezzo quello che si chiama il “derate factor” che tiene conto del fatto che la potenza nominale dei pannelli va in parte a perdersi per vari fattori nel tragitto dai pannelli alla rete. Trovate una buona spiegazione di questo fattore, per esempio, a questo sito del NREL. In sostanza, dobbiamo tener conto di un certo numero di fattori che sono (i valori sono quelli tipici secondo NREL):

1. La differenza fra la potenza reale e la potenza nominale dei pannelli (0.95).

2. L’efficienza dell’inverter (0.92)

3. Il fatto che non tutti i pannelli hanno lo stesso voltaggio (0.98)

4. Le perdite resistive AC e DC (0.97)

5. Le perdite dovute ai diodi di sicurezza e altri fattori (0.995)

6. Polvere e sporcizia sui pannelli (0.95)

Ci sono altri fattori di derating, ma non sono applicabili alle misure che ho fatto all’uscita dell’inverter. Moltiplicando i valori “tipici” secondo NREL, viene fuori una perdita media di derating del 21%. Ne consegue che il valore che ho trovato io (17%) non è soprendente. Tuttavia, non è neanche poco.

Qui, ci sono ulteriori considerazioni da fare. La più importante è probabilmente che ho misurato le prestazioni sul punto di massima potenza. Non è detto affatto che la perdita sia la stessa su tutta la curva – anzi, mi sembra probabile che l’inverter renda meglio a potenze inferiori. Per fare questa misura, tuttavia, devo comparare l’uscita dell’impianto con i dati forniti da un solarimetro. Mi sto attrezzando per questo, ma ancora mi ci vorrà un po’ di tempo.

L’altra considerazione è che – probabilmente – il fattore principale di perdita per il mio impianto è proprio l’inverter. E’ un Fronius 2000 che ho comprato tre anni fa a un prezzo piuttosto buono direttamente dal produttore ma che ha due problemi: 1) è un po’ sottodimensionato per l’impianto e 2) secondo un test recente di “Photon Magazine” ha un efficienza di circa il 92%, che è poco rispetto a quella di altri inverter sul mercato che fanno anche il 95%-96%.

A questo punto, mi chiederete perché ho comprato proprio quell’inverter. Beh, come diceva quello che per cogliere le more si era buttato tutto nudo nel cespuglio di rovi, “in quel momento mi sembrava una buona idea”. Diciamo che si paga lo scotto dell’inesperienza, ma anche il fatto che l’impianto è stato progettato tre anni fa e in quel momento non c’erano tanti inverter migliori del Fronius sul mercato. Oggi o fra qualche anno potrebbe essere conveniente per me installare un inverter migliore. Però bisogna, fra le altre cose, capire se si può fare entro le regole-capestro del GSE che vuole che gli certifichi anche le capocchie dei chiodi una per una.

Come vedete, comunque, la faccenda è piuttosto complessa e non tutti sanno che, quando comprate un impianto di potenza nominale “X”, all’uscita la potenza reale potrebbe essere tranquillamente inferiore di un buon 15% o anche di più. Deve essere questa situazione che ha dato origine alla leggenda che citavo prima; quella della rapida degradazione dei pannelli. Quello che succede è che uno non riesce a capire niente dai dati che gli manda il GSE. Allora sale in soffitta, guarda il numeretto sul pannello dell’inverter e vede che è molto inferiore al valore massimo, a questo punto nota che è una giornata di sole e infine ne deduce che i pannelli non funzionano più. Così nascono le leggende.

In fin dei conti, comunque, quello che conta è quello che uno ha prodotto a fine anno. Da una laboriosa interpretazione delle tabelle sul sito del GSE, deduco che nel 2008 ho prodotto 3333 kWh; il che corrisponde a 1282 ore equivalenti di funzionamento. Questo è un valore accettabile per la latitudine di Firenze. Comparando i dati per i primi mesi del 2009 con quelli equivalenti del 2008, vi posso dire che non c’è alcuna evidenza di una degradazione significativa delle prestazioni dei pannelli. Perlomeno a questo, ci sono arrivato!

Da qui, si può cominciare a parlare di ricavi, ammortamenti e robe del genere, ma è un’altra cosa e ne parleremo un’altra volta.


23 comments ↓

#1 Giacomo on 05.21.09 at 14:15

Mi sembra un dato onesto. Puoi confrontarlo con quello di casa mia al sito http://www.solarlog-home.eu/ilpino. Noterai che MAI un impianto da 3 kWp darà in AC una potenza vicina a 3kp. Noterai anche che non tutti i giorni di sole sono uguali: il 5 maggio 2009 ho quasi raggiunto 2500W AC mentre in questi giorni non arrivo a 2200W, vuoi la temperatura maggiore, l’aria meno pulita etc…

#2 Luigi Ruffini on 05.21.09 at 17:00

La temperatura del pannello è in assoluto quella che determina il rendimento. In questi giorni di alta pressione africana questo cala parecchio proprio nelle ore di punta. Poi da pannello a pannello ci sono ovviamente differenze.
Sugli inverter ormai siamo a modelli con rendimenti del 98%, ma questo non vuol dire che il suo sia sottodimensionato: generalmente la potenza massima e la corrente massima di un impianto pussono superare un po’ quella che è la portata massima di riferimento dell’inverter. Si fa per consentire al sistema di “reagire bene” mattina e sera con l’irraggiamento minimo, oppure in giornate nuvolose.
Poi l’inverter alla massima potenza si limita da solo.
Alla latitudine dove vivo (42°) Aprile e Maggio, come Agosto, sono mesi potenzialmente più produttivi di Giugno e Luglio proprio grazie alla temperatura minore.
Riguardo al posizionamento dell’inverter. è montato in un luogo sufficientemente ventilato?

#3 Pippo on 05.21.09 at 18:10

I dati di targa dei pannelli sono indicati per standard con un insolazione di 1000 W/mq (la massima realizzabile con cielo terso e non in zona con atmosfera inquinata su terra) e una temperatura dei moduli di 25°C, pertanto i famosi Watt di picco non potranno mai essere raggiunti nella realtà.
Poi vi è il NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) simulando 800 W/mq e temperatura aria a 25°C, di solito è intorno ai 45°C. Pertanto nel tarda primavera/estate quando si va su anche oltre i 70°C sulla superficie dei moduli, è normale che la potenza erogata cali drasticamente.

#4 roberto on 05.21.09 at 21:43

bell’articolo, il primo che parli di un caso concreto , pero’ un appunto negativo va fatto , l’impianto deve durare 20 o piu’ anni, adesso e praticamente nuovo, ma tra 10 anni quanto produrra? ci saranno pannelli guasti? si sara rotto l’inverter ecc ecc . e’ ancora troppo presto per cantare vittoria. naturalmente spero che tali sciagure non capitino e che soprattutto non ci siano cali sensibili di potenza perche’ credo nell’energia solare ma ammetto che e’ costosa.
roberto de falco

#5 Paolo Stefanini on 05.22.09 at 10:24

Tu hai la facoltà di sostituire un pannello che si dovesse rompere con un altro, sempre nuovo, comunicando al GSE gli estremi delle matricole. Ciò per tutelare da incauti acquisti e contrastare il commercio di pannelli rubati. A maggior ragione puoi sostituire senza problemi l’inverter (probabilmente lo dovrai fare comunque dopo ca 10 anni di vita,questo ti sarà stato detto), se farlo prima è una tua scelta,tenuto conto del maggior introito potenziale comparato al costo del nuovo acquisto
Paolo Stefanini

#6 Luigi Ruffini on 05.22.09 at 15:41

Un momento: i watt di picco spesso vengono superati, nella realtà. A me è capitato spesso di avere sistemi, che so, da 3,96 KWP che ne facevano 4,2 e l’inverter si autolimitava.
Questo perché la lettura potenza di riferimento dei pannelli di 1000W/mq è realizzata in laboratorio.
Poi con un piranometro sui siti abbiamo rilevato oltre 1100W/mq con giornate soleggiate primaverili ed autunnali.
In queste condizioni il pannello “sovraproduce” e “sfora” i parametri di targa.
La cosa però non dura molto, perché appena il pannello si surriscalda la potenza generata comincia a diminuire.
Insomma si sta lì a guardare i watts calare lentamente fino ad assestarsi al valore reale di produzione, legato alla temperatura ed all’inclinazione dei pannelli rispetto al sole.
Se poi tira un po’ di aria subito la potenza istantanea aumenta…..

#7 Mario on 05.23.09 at 00:16

Mi sto convincendo che la diffusione del PV come di ogni altra rinnovabile personal è bene che si sganci dall’assistenza pubblica e dalla rete; piuttosto l’eccedenza va trasformata in qualche altra forma di energia commerciabile sul libero mercato, che so, idrogeno dalla guazza, e sganciare l’utenza dalla rete globale
Una specie di nuova virilità, desiderabilità del partner, etc. fondata sull’indipendenza energetica operativa, quotidiana e concreta. Ogni buon ecologista deve scippare la moglie a un economista nominalmente + ricco in denaro. Il passaparola feromonico farà il resto 🙂

#8 andrea on 05.23.09 at 06:06

Nel sito di energeticambiente ala sezione fotovoltaico si trovano numerosi post che descrivono i funzionamenti dei pannelli, mese per mese, con confronti di produzione tra aree diverse.

La mia esperienza personale e- stata di picchi di produzione AC continui di 4400 W con 4.2 kW installati esattamente il 31 Maggio 2006. Come descrissi in un post in quella giornata si verificarono un inviluppo di condizioni ottimali irripetibili
/ vento forte da Nord di foehn freddo
/ cielo blu intenso
/ temperatura di 15 17 gradi
/ pannelli nuovi inclinazione di 29 gradi ideale per il periodo, perfettamente Sud
Evidentemente si trattava di condizioni superiori a quelle di test descritte in precedenza.
Le condizioni si sono ripetute simili il 31 maggio del 2007 con produzione di oltre 4000 W.
Si noti che l-installazione dei pannelli e leggermente sollevata dal tetto, e maggiormente inclinata. Inoltre la fila piu alta sporge generosamente dal colmo del tetto in modo da captare il vento da Nord e costringerlo a scorrere sotto il pannello. In questo modo si evita il surriscaldamnte e si crea un interessante effetto di tetto ventilato, che mantiene vivibile la mansarda anche in estate.

Altre esperienze segnalano che talvolta i misuratori dell inverter *Sunnyboy, danno valori superiori anche all 8%. Nel mio caso il misuratore, confrontato col contatore Enel era preciso allo 0.1%.

Ribadisco che con alte temperature estive la produzione non supera invece i 3300 W. Ho provato pertanto ad innaffiare con acqua in una giornata molto calda e l-impianto ha aumentato immediatamente la produzione del 13.8%.

Altre esperienze sono state

il baffo dell-antenna sulla fila superiore che determinava una riduzione della produzione della fila del 10% rispetto alle altre. L-antenna e stata prontamente tagliata.

la pulizia dei pannelli non ha dato risultati interessanti.

Andrea

#9 andrea on 05.23.09 at 06:11

Come conclusione al precedente, nell-anno giugno 2006/2007 la produzione e stata di 1370 kWh per kW, con un 15gg di non funzionamento ad Agosto per uno scatto dovuto al fulmine. L-impianto e installato a Nord Est di Milano *zona Vimercate.
A questo proposito posso suggerire l-installazione di interruttori a richiusura che permettono di ripristinare automaticamente l-impianto in caso di onde di fulmine e guasto temporaneo quando non si e- in casa.

Andrea

#10 Luigi Ruffini on 05.23.09 at 18:13

Si sono condizioni favorevoli, ma capitano sicuramente.
Il montaggio in parzialmente integrato è quello che prediligo. La ventilazione dei pannelli è migliore e non si sbaracca tutta la copertura.
Anche se l’incentivo è minore per me in molti casi (non tutti, ovvio) è da preferire.
Il tuo impianto però con il nuovo CE sarebbe non integrato.
Problema cmq che non si pone: è sul 1° CE oppure un 10.000 Tetti?
Questi giorni il mio Inverter quì sventola alla grande…caldino per essere Maggio…, vero?

#11 andrea on 05.24.09 at 08:49

Si, essendo la pendenza superiore a quella della falda. Il mio e- comunque sotto il primo conto energia con incentivo indicizzato all-ISTAT.
Il mio inverter ha avuto recenti problemi e dovra- essere cambiato.

Andrea

#12 Luigi Ruffini on 05.24.09 at 11:29

Sotto molti aspetti il primo conto energia era decisamente migliore del secondo. Questa storia che penalizza chi ha impianti non complanari alle coperture sta portando a troppi impianti al suolo.
Abbiamo troppi tetti rivolti male per stare a disquisire se è bello o brutto: una volta che si fa uno sbancamento per fare una casa il danno ambientale è già fatto…se si incentivasse di più chi ha un tetto orientato male avremmo un super boom di fotovoltaico….
Con la crisi energetica che incombe bisogna sfruttare ogni millimetro possibile di copertura.

#13 Luigi Ruffini on 05.24.09 at 11:31

Che problemi ha il tuo inverter?

#14 andrea on 05.24.09 at 23:01

Il mio impianto e- di 4.2 kW ed usa un iverter per 6.4 kW con 4 canali ma ne utilizza 3. Uno dei canali e- andato in cortocircuito ed ha bloccato la produzione. Ha funzionato per un po a 2 canali su 3 ora l-installatore ha deviato sul canale di riserva che non era utilizzato. Ma bisognera- cambiarlo visto che era in garanzia.

Non so pero- il motivo del guasto.

Andrea

#15 Luigi Ruffini on 05.25.09 at 07:51

E’ un inverter con ingressi in parallelo o multri-ingressi?
A leggere la tua nota pare sia in parallelo…
La produzione si era bloccata anche sugli altri 2 ingressi?

Scusa se chiedo ma sono cose interessanti…possono succedere.

#16 andrea on 05.27.09 at 01:29

E- multi ingresso. Cioe- gli ingressi funzionano indipendentemente e quindi in questo caso gli altri due continuavano a produrre regolarmente.

Andrea

#17 Enrico Marcolongo on 05.30.09 at 01:15

Salve Ugo
sono un tecnico di impianti fotovoltaici e volevo aggiungere/precisare alcune cose:

intanto il suo inverter è a rischio perchè sottodimensionato oltre ad avere un rendimento ormai datato. La gloriosa serie IG di Fronius ormai ha fatto il suo tempo…ora c’è infatti la IG-Plus ma parte dal 5kw (spediscimi il numero e tipo di pannelli che possiedi e ti configuro l’inverter migliore);

Un inverter rende di più per potenze che vanno dal 70 al 100% della potenza nominale. Il rendimento decade man mano che ci si avvicina ai momenti limite della giornata (alba e tramonto);

In estate un pannello non riesce a rendere il massimo a causa della temperatura. Un pannello mediamente perde da 0,3% a 0,5% della potenza per ogni grado sopra i 25°.
Oltre a un solarimetro faresti bene a comprare prima un termometro! 😉

Io in casa NON mi sono installato un impianto integrato (con i pannelli al posto delle tegole) proprio perchè la temperatura in questo tipo di impianti aumenta, diminuendone il rendimento (opinione personale: si perde più di quello che si guadagna con l’aumento dell’incentivo previsto per questo tipo di impianti= 5%)

A Faenza un impianto da 2,6kw dovrebbe produrre una media di 2850 kwh/anno (se perfettamente a sud). Lo scostamento dal sud comunque influisce poco (-10% con un angolo di 45°)

In inverno invece il pericolo spesso è la tensione di stringa che aumenta con il diminuire della temperatura. Quello infatti è il periodo in cui si rompono più spesso gli inverter degli impianti progettati con poca accortezza;

E per finire mi sfogo tentando di mettere fine ad un altra leggenda metropolitana: un pannello fotovoltaico produce l’energia che è stata spesa per produrlo in circa 2,5/3

Spero di esservi stato utile e di aver tolto qualche dubbio a qualcuno…

#18 Enrico Marcolongo on 05.30.09 at 01:15

E per finire mi sfogo tentando di mettere fine ad un altra leggenda metropolitana: un pannello fotovoltaico produce l’energia che è stata spesa per produrlo in circa 2,5/3 ANNI

#19 Luigi Ruffini on 06.01.09 at 17:19

Ecco, questa è una cosa interessante.
Io sapevo di 8 anni, considerando anche l’energia per il trasporto e per il montaggio. 2- -3 anni in caso di riciclaggio. Comunque che si ripagano anche energeticamente è poco ma sicuro…..

#20 andrea on 06.14.09 at 11:58

Ciao a tutti,

è la prima volta che scrivo su un blog, perchè leggendo i vostri interventi li ho trovati veramente interessanti e seri…

Se potete essermi d’aiuto stò valutando i preventivi per installare un impianto fotovoltaico..

ma l’inverter in realtà quanto dura?

grazie

Andrea

#21 Ugo Bardi on 06.14.09 at 16:47

Ciao Andrea. Come sempre, la risposta è “dipende”. Si dice che durante la vita di un impianto bisogna cambiare l’inverter almeno una volta. Ovvero, dura 10-15 anni. Ma questa è la teoria, bisogna vedere in pratica.

#22 Giovanni on 01.17.10 at 14:12

Sono nella fase decisionale per l’aquisto dei materiali.
Vorrei avere da qualcuno di voi, che ha esperienza a riguardo, un consiglio circa l’aquisto di:

pannelli fotovoltaici
quali sono i migliori per qualità ed efficenza?
quali sono i migliori per rapporto qualità prezzo?
quali sono quelli da evitare di acquistare?

inverter
quali sono i migliori per qualità ed efficenza?
quali sono i migliori per rapporto qualità prezzo?
quali sono quelli da evitare di acquistare?

Grazie a tutti in anticipo per l’aiuto ed i consigli che potrete darmi.

#23 Ugo Bardi on 01.17.10 at 21:12

Giovanni, ti suggerisco di iscriverti al forum di NTE, dove puoi chiedere agli esperti