Come progettare un sistema di accumulo solare, dai pannelli fotovoltaici al sistema completo

Una delle domande più comuni poste da proprietari di abitazioni, imprenditori, installatori fotovoltaici e sviluppatori di progetti è molto semplice:

Di quanti pannelli solari ho realmente bisogno?

La risposta dipende da molto più della sola superficie del tetto. Il consumo elettrico giornaliero, le condizioni locali di irraggiamento solare, l’efficienza dei pannelli, la progettazione dell’inverter, i requisiti di accumulo a batteria e la futura domanda di energia influenzano tutti la dimensione finale del sistema.

In MOTOMA, il nostro team di ingegneria lavora su progetti fotovoltaici residenziali, commerciali e industriali in tutto il mondo. Sebbene ogni progetto sia diverso, il processo di calcolo segue un approccio ingegneristico logico che aiuta installatori e clienti a evitare sia il sottodimensionamento sia il sovradimensionamento.

Passaggio 1: calcola il consumo energetico giornaliero

Il punto di partenza di ogni progetto fotovoltaico è comprendere il consumo di energia.

Il consumo elettrico viene generalmente misurato in kilowattora (kWh).

Ad esempio, se una famiglia consuma 20kWh al giorno, il sistema fotovoltaico deve produrre almeno la stessa quantità di energia in condizioni operative normali.

Passaggio 2: comprendi le ore di sole di picco

I pannelli solari non producono la potenza nominale per 24 ore al giorno.

Gli ingegneri utilizzano il concetto di Ore di Sole di Picco (PSH), che rappresenta il numero equivalente di ore giornaliere in cui l’intensità della radiazione solare è pari a 1000W/m².

I progetti situati in aree con maggiore irraggiamento solare richiedono meno pannelli per produrre la stessa quantità di energia.

Passaggio 3: considera le perdite del sistema

Un sistema fotovoltaico non funziona mai al 100% dell’efficienza teorica.

Le perdite derivano dalla conversione dell’inverter, dalla resistenza dei cavi, dall’accumulo di polvere, dall’aumento della temperatura dei moduli, dall’ombreggiamento e dall’efficienza di carica della batteria.

La maggior parte dei progettisti fotovoltaici professionisti assume un’efficienza complessiva del sistema compresa tra il 75% e l’85%.

Una comune ipotesi ingegneristica è:

Efficienza del sistema = 80%

Formula di calcolo dei pannelli solari

Una formula pratica di dimensionamento usata dagli installatori è:

Potenza fotovoltaica richiesta (kW) = Consumo energetico giornaliero ÷ Ore di sole di picco ÷ Efficienza del sistema

Esempio:

• Consumo giornaliero: 20kWh
• Ore di sole di picco: 5 ore
• Efficienza del sistema: 80%

Potenza richiesta = 20 ÷ 5 ÷ 0,8 = 5kW

Il progetto richiede quindi un sistema fotovoltaico di circa 5kW.

Quanti pannelli solari servono per un sistema fotovoltaico da 5kW?

Questo mostra perché i moderni moduli ad alta efficienza riducono la superficie di installazione e la quantità di hardware di montaggio necessaria.

Esempi di sistemi fotovoltaici residenziali

I progetti fotovoltaici commerciali richiedono un approccio diverso

Nei progetti commerciali e industriali, la superficie del tetto non è sempre il fattore limitante. Gli ingegneri valutano invece spesso:

• Capacità del trasformatore
• Limiti di immissione in rete
• Profilo di carico durante la giornata
• Integrazione dell’accumulo a batteria
• Opportunità di riduzione degli oneri di picco

Una fabbrica che consuma 500kWh al giorno può richiedere un impianto fotovoltaico da 100kW composto indicativamente da:

• 233 moduli da 430W
• 182 moduli da 550W
• 167 moduli da 600W

Se abbinato a una capacità da 100kWh, 215kWh o superiore di un sistema di batterie ESS, l’autoconsumo solare può essere migliorato in modo significativo.

I pannelli solari di potenza superiore sono sempre la scelta migliore?

Non necessariamente.

Sebbene i moduli da 550W, 600W e 700W riducano il numero di moduli, pannelli più grandi aumentano anche:

• Peso dei pannelli
• Carico del vento
• Complessità di installazione
• Requisiti strutturali del tetto

Per i tetti residenziali, molti installatori continuano a preferire moduli TOPCon da 430W a 450W grazie al loro equilibrio tra efficienza, facilità di movimentazione e compatibilità con il tetto.

L’accumulo a batteria cambia il calcolo

I moderni progetti fotovoltaici combinano sempre più spesso la generazione fotovoltaica con sistemi di accumulo dell’energia.

Ad esempio:

• Fotovoltaico 5kW + batteria 10kWh
• Fotovoltaico 8kW + batteria 15kWh
• Fotovoltaico 10kW + batteria 20kWh
• Fotovoltaico 15kW + batteria 30kWh

La batteria non riduce il numero di pannelli solari necessari. Accumula invece l’energia solare in eccesso prodotta durante il giorno per utilizzarla di notte o durante le interruzioni della rete.

Conclusione

Determinare quanti pannelli solari servono è un calcolo ingegneristico, non una semplice stima. Il consumo energetico, l’irraggiamento solare, l’efficienza dei moduli, il dimensionamento dell’inverter, i requisiti di accumulo a batteria e lo spazio disponibile per l’installazione contribuiscono tutti al progetto finale.

Per la maggior parte dei progetti residenziali, i sistemi con moduli ad alta efficienza da 400W a 450W offrono un ottimo equilibrio tra prestazioni e flessibilità di installazione. I progetti commerciali possono beneficiare di moduli più grandi da 550W, 600W o 700W in base alle considerazioni strutturali ed economiche.

L’approccio più affidabile consiste nel partire da un’analisi accurata dei carichi e dalla progettazione del sistema prima di scegliere i moduli solari e la capacità di accumulo della batteria.

Domande frequenti

D1: Quanti pannelli solari servono per un sistema da 5kW?

In genere servono 12 pannelli con moduli da 430W oppure 10 pannelli con moduli da 550W.

D2: Quanti pannelli solari servono per una casa?

La maggior parte delle abitazioni richiede da 6 a 30 pannelli, a seconda del consumo elettrico e delle condizioni locali di irraggiamento solare.

D3: Un pannello solare da 430W è migliore di uno da 550W?

Non necessariamente. La scelta migliore dipende dallo spazio disponibile sul tetto, dai requisiti di installazione e dall’economia del progetto.

D4: Devo aggiungere un sistema di accumulo a batteria?

L’accumulo a batteria migliora l’indipendenza energetica e la capacità di backup, ma non riduce la potenza di generazione solare necessaria.

D5: Quanta superficie del tetto serve per un sistema fotovoltaico da 10kW?

In genere servono 45-60 metri quadrati, a seconda delle dimensioni dei pannelli e della disposizione dell’installazione.

D6: Posso ampliare il mio sistema fotovoltaico in futuro?

Sì, purché l’inverter, il sistema di batterie e l’infrastruttura elettrica siano progettati tenendo conto di future espansioni.