La necessità di passare a fonti di energia rinnovabile come l'eolico e il solare non è mai stata così urgente. Man mano che il rubinetto del gas viene lentamente chiuso, l'elettricità diventa sempre più costosa e gli effetti del riscaldamento climatico stanno diventando dolorosamente visibili, sempre più persone acquistano pannelli solari.

Le prestazioni dei pannelli solari sono state ampiamente testate in laboratorio. Ma questi sistemi fotovoltaici mantengono davvero ciò che promettono? Il ricercatore Bin Meng ha deciso di testare i pannelli solari nella vita reale. Ha scoperto che in media le prestazioni dei sistemi fotovoltaici testati sono inferiori del 6% rispetto al previsto. Abbiamo parlato con Meng per scoprire cosa sta succedendo.

Nei Paesi Bassi, una famiglia su cinque dispone già di pannelli fotovoltaici (PV) installati sui tetti, il che rende questo paese un leader europeo nella capacità di energia solare installata pro capite.

Prima che le persone decidano di installare pannelli solari sui loro tetti, spesso spendendo migliaia di euro, vogliono sapere quanta energia genereranno. Una stima accurata del rendimento dirà loro quanti anni ci vorranno per riguadagnare i loro preziosi investimenti. Le previsioni corrette sono importanti anche per i produttori degli impianti fotovoltaici. Di solito forniscono garanzie sul loro prodotto e non vogliono essere confrontati con una moltitudine di reclami da parte dei loro clienti.

In pratica, tuttavia, le stime della resa si basano spesso su condizioni di prova standard che non tengono conto della precisa situazione sul terreno. Le prestazioni effettive spesso non sono all'altezza di quelle che le persone si aspettano, a causa delle variazioni della radianza solare, degli effetti del calore, dello sporco, dell'ombreggiatura e del degrado dei moduli.

Test di efficienza sul campo

Per avere un'idea più precisa dell'effettiva efficienza fotovoltaica, il dottorato di ricerca. il candidato Bin Meng del gruppo di ricerca Building Performance presso il dipartimento dell'ambiente costruito ha contattato MorgenWonen, una figlia dell'impresa edile olandese VolkerWessels.

Negli ultimi anni, Morgen Wonen ha costruito centinaia di abitazioni prefabbricate in tutti i Paesi Bassi, di cui una parte è dotata di pannelli solari. Poiché sia ​​le case che i pannelli sono standardizzati, al ricercatore è stata offerta un'opportunità unica di confrontare l'efficienza di 256 sistemi fotovoltaici residenziali identici in 19 siti, sia nelle stesse condizioni che tra condizioni diverse.

"Questo mi ha permesso non solo di valutare la differenza tra l'efficienza promessa e quella effettiva, ma anche di capire cosa ha causato esattamente questa differenza", afferma Meng. In totale, il ricercatore ha esaminato cinque fattori:posizione, orientamento al sole, variazioni stagionali, limpidezza del cielo e invecchiamento.

L'impatto del mascheramento

"La prima cosa che ho potuto vedere dalla mia analisi è che le prestazioni effettive sono inferiori a quelle generalmente previste dai modelli di simulazione. In effetti, abbiamo riscontrato una differenza del 6% rispetto alle prestazioni attese! Ciò implica che i venditori di sistemi fotovoltaici tendono a sopravvalutare l'efficienza di impianti fotovoltaici sui tetti nelle tipiche comunità residenziali olandesi."

"Questa non è solo una cattiva notizia per i clienti, ma potrebbe anche presentare problemi per produttori e installatori, se la mancata fornitura delle prestazioni previste porta alla violazione del contratto", afferma Meng.

Per scoprire cosa stava succedendo, il ricercatore ha quindi esaminato i singoli fattori. "Ci siamo subito accorti che le stime standard tendono a trascurare l'impatto del mascheramento sulle prestazioni. Questo si riferisce alla quantità di luce indiretta che cade sull'impianto fotovoltaico e dipende dalla frazione di cielo visibile ai pannelli. Anche nelle aree suburbane, dove i grattacieli sono rari, il blocco della radiazione diffusa nel cielo tende a ridurre l'efficienza fotovoltaica in modo abbastanza significativo."

Miglioramento dei modelli di simulazione

Quindi cosa significano questi risultati per i potenziali acquirenti e venditori di sistemi fotovoltaici? Una soluzione ovvia è testare i pannelli prima nella vita reale, invece di fidarsi solo delle stime delle simulazioni in circostanze ideali.

"Ho esaminato l'impatto del test dei pannelli per un mese durante l'alta estate. Siamo già stati in grado di ridurre l'errore relativo dei modelli di simulazione fotovoltaici convenzionali quasi della metà, di quasi cinque punti percentuali", afferma Meng.

Il ricercatore riconosce che questa potrebbe non essere una soluzione pratica per molti nuovi acquirenti. Tuttavia, spera che i test nella vita reale possano aiutare a migliorare gli attuali modelli di simulazione, in modo che i futuri acquirenti possano ottenere stime più accurate dell'effetto di mascheramento, senza doverli prima installare.

Questo aiuterà anche i produttori, che vogliono essere sicuri delle loro affermazioni. Questo farà parte della ricerca futura.

Sistemi precedenti

Un altro gruppo che potrebbe trarne vantaggio sono gli attuali proprietari di impianti fotovoltaici, afferma Roel Loonen, supervisore di Meng, insieme a Jan Hensen.

"Molte persone tendono a dimenticare i propri pannelli, una volta installati. Non controllano regolarmente la propria app al telefono e non sanno se e quando i pannelli smettono di funzionare. Effettuare controlli regolari su questi sistemi legacy, utilizzando benchmark approvati, potrebbe aiuta questi utenti."

"Possono anche utilizzare i dati per decidere quando sostituire i loro pannelli. La durata standard dei sistemi fotovoltaici è stimata in circa 25 anni, ma non lo sappiamo con certezza. Avere dati in tempo reale sulle prestazioni può aiutare a informare gli utenti su il momento ottimale per la sostituzione. Non troppo tardi, ma nemmeno troppo presto, considerando l'impatto ambientale dei pannelli solari usati. Vogliamo usarli finché funzionano bene", afferma Loonen.

La ricerca è stata pubblicata su Applied Energy . + Esplora ulteriormente

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