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Aumentare l’efficienza dei pannelli solari

Vediamo come un inseguitore solare ci permette di raddoppiare l’efficienza del nostro impianto fotovoltaico. Oltre a vederne la teoria, presento delle misurazioni pratiche che più di molte descrizioni sono realmente indicative dei risultati.inseguitore_



La teoria
I pannelli solari sono in grado di generare energia elettrica a partire dalla luce del sole. È ovvio quindi che, per avere un buon rendimento, dobbiamo collocare i nostri pannelli in un luogo bene irradiato, soprattutto nelle ore in cui il sole splende al meglio. Per questo motivo solitamente si orientano verso sud, sfruttando le ore di maggior illuminazione.
Cosa significa? Perché non li mettiamo paralleli al suolo, di modo che siano illuminati tutto il giorno? Non è per via della pendenza del tetto che si tende a inclinare i pannelli.
Il sole si riesce a sfruttare con la massima efficienza quando ci si colloca perpendicolare all’irraggiamento. L’inclinazione del pannello solare nasce proprio da qui: è la posizione per cui il pannello risulta essere perpendicolare ai raggi solari quando questi forniscono la massima energia (certo: mediato dall’inclinazione del tetto… era così indipendentemente dal nostro impianto fotovoltaico!).
Da qui si capisce che possiamo ottenere molta più energia se riuscissimo mantenere costantemente perpendicolare al sole la superficie del pannello.
Si può quindi pensare di montare il tutto su un piano motorizzato inclinabile e fare in modo che questo, come un girasole, modifichi continuamente la sua posizione.
Probabilmente per i pannelli sul tetto, il fai-da-te risulterà un po’ difficile, ma per impianti di ridotte dimensioni, sicuramente possiamo auto costruire tutto.

La tecnica dell’inseguitore
Per inseguire il sole dobbiamo montare il pannello su un piano inclinabile rispetto a due assi, ma otteniamo buoni risultati anche se ne utilizziamo uno solo.
Senza addentrarci nei dettagli costruttivi, vediamo come è possibile realizzare la logica di controllo, per muovere il piano e fermarlo automaticamente quando perpendicolare al sole.

inseguitore_fotoresistenzeLa tecnica più utilizzata è quella di basarsi su fotoresistenze montate saldamente al piano e messe opportunamente in ombra, in modo da essere indicative sulla posizione del pannello.
Nel grafico ho schematizzato il meccanismo. Quando il piano si trova perpendicolare al sole, le due resistenze avranno identico valore, altrimenti ci sarà una differenza. Leggendo il valore tramite un controllore, possiamo pilotare il motore per azzerare la differenza.
Facciamo i conti
Ma quanto effettivamente conviene, e quanto ci permette di migliorare questo meccanismo? Riporto il grafico che rappresenta delle misurazioni effettuate su un pannello solare da 10W. Le due linee rappresentano i due casi di pannello fisso e pannello mobile (un solo asse).
inseguitore_grafico

Già ad occhio si riesce a vedere una bella differenza, ma preferisco fare dei conti.
Ricordo che l’energia (misurata in watt Ora) si può vedere nel grafico come l’area della curva. Proviamo allora a fare i conti. Per semplicità di calcolo, calcoliamo l’area della figura geometrica che più si avvicina a quanto rappresentato.
In un caso un triangolo (pannello fisso) e nell’altro un trapezio.
Questo calcolo risponde anche alla domanda di chi desidera sapere quanta energia produce un pannello solare in una giornata.

inseguitore_calcoli1

Abbiamo 40,5Wh nel caso di pannello fisso e 99Wh nel caso mobile.
Come si può vedere, più che raddoppiata, cioè più che dimezzata la spesa del pannello solare, a meno dell’inseguitore.

Valutiamo quindi bene eventualità di un costo aggiuntivo che ci permette di dimezzare il tempo in cui ripaghiamo l’investimento. Se poi si tratta di un impianto piccolo, possi dire che sicuramente ne vale la pena, almeno per divertirci a costruirlo!

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