Quali fattori dovrebbero essere considerati quando si progetta il layout delle strutture di supporto fotovoltaiche

La disposizione delle strutture di supporto fotovoltaiche (PV) influisce direttamente sull'efficienza della generazione di energia, sulla fattibilità economica e sulla facilità di costruzione di un impianto di energia solare. I fattori chiave da considerare includono:

1. Considerazione delle condizioni di luce solare

• Orientamento: L’orientamento ideale per i supporti fotovoltaici è verso il vero sud (per l’emisfero settentrionale), poiché ciò massimizza la radiazione solare e migliora l’efficienza della generazione di energia. Tuttavia, in situazioni pratiche, è possibile effettuare regolazioni entro un certo intervallo dal sud in base alla posizione specifica e alle caratteristiche della luce solare del sito di installazione. In generale, deviazioni fino a 30 gradi dal sud hanno un impatto relativamente piccolo sull’efficienza della produzione di energia.

• Angolo di inclinazione: L'angolo di inclinazione dei supporti fotovoltaici dovrebbe essere ottimizzato in base alla latitudine locale e alle variazioni stagionali. Nell'emisfero settentrionale, l'angolo di inclinazione è generalmente impostato vicino alla latitudine del luogo per garantire che i moduli fotovoltaici ricevano luce solare abbastanza uniforme durante tutto l'anno. Per diversi scenari ed esigenze applicative, è possibile calcolare e simulare angoli di inclinazione più precisi per migliorare l'efficienza della produzione di energia durante periodi o stagioni specifici. Ad esempio, nelle regioni con una maggiore domanda di energia durante l'estate, è possibile adottare un angolo di inclinazione leggermente inferiore, mentre nelle aree con una maggiore domanda invernale, l'angolo di inclinazione può essere aumentato.

2. Fattori specifici del sito

• Installazione sul tetto: Quando si installano i supporti fotovoltaici sul tetto di un edificio, considerare fattori quali la forma del tetto, l'area, la capacità di carico e gli ostacoli vicini. In genere, vengono utilizzate installazioni piane o inclinate per massimizzare l'area del tetto, garantendo al tempo stesso che l'installazione non influisca sull'impermeabilizzazione del tetto o sull'integrità strutturale dell'edificio. Se la copertura presenta parapetti o altri ostacoli, la disposizione dei supporti dovrà essere attentamente progettata per evitare ombreggiamenti che potrebbero ridurne l'efficienza.

• Installazione a terra: Per gli impianti fotovoltaici montati a terra, il layout è generalmente più flessibile ma deve comunque considerare l'utilizzo del territorio e le caratteristiche topografiche. Tipicamente, le file di pannelli sono disposte secondo uno schema lineare o sfalsato per garantire una spaziatura sufficiente tra i moduli fotovoltaici, prevenire l’ombreggiamento e facilitare la costruzione e la manutenzione. Nelle regioni collinari o montuose, i supporti dovrebbero essere disposti con altezze variabili per adattarsi al terreno, garantendo che i moduli fotovoltaici siano ben allineati con il paesaggio naturale per ricevere più luce solare.

3. Requisiti di spazio di sicurezza

• Spaziatura dei moduli: Per evitare ombre tra moduli FV adiacenti, che ridurrebbe l'efficienza energetica, la distanza tra i moduli dovrebbe essere determinata in base all'angolo di altitudine solare locale e alle dimensioni dei moduli. In genere, la spaziatura dovrebbe essere da 1,5 a 2 volte l'altezza del modulo per garantire che i moduli ricevano un'adeguata luce solare durante tutto l'anno.

• Spaziatura tra le righe: Per più file di supporti FV, la spaziatura tra le file deve essere progettata attentamente. Questa spaziatura non deve solo impedire l'ombreggiamento dalla prima fila all'ultima fila, ma consentire anche lo spazio per l'accesso del personale e delle attrezzature per la manutenzione. In generale, la distanza tra le file dovrebbe essere compresa tra 3 e 5 metri per facilitare le operazioni di costruzione, ispezione e pulizia.

4. Considerazioni sulla disposizione del cablaggio elettrico

• Posizione della casella di stringa: Nella progettazione del layout, considerare la collocazione delle cassette stringhe per facilitare i collegamenti elettrici tra i moduli fotovoltaici. La scatola di stringa deve essere posizionata centralmente all'interno dell'array o vicino al punto di connessione dell'alimentazione per ridurre al minimo la lunghezza del cavo e ridurre le perdite, abbassando così i costi del sistema. Inoltre, assicurarsi che vi sia spazio adeguato intorno alla scatola degli archi per il funzionamento e la manutenzione.

• Canali via cavo: Progettare canali per cavi ragionevoli per garantire che i cavi tra i moduli fotovoltaici siano disposti in modo pulito e ordinato. Questi canali dovrebbero evitare interferenze con le fondazioni di supporto o altre strutture e dovrebbero essere adottate misure protettive per prevenire danni meccanici o corrosione dei cavi. I canali dei cavi dovrebbero inoltre consentire la dissipazione del calore e il drenaggio per garantire il funzionamento sicuro dei cavi.

5. Considerazioni sul carico di vento e neve

• Resistenza al vento: A seconda delle condizioni del vento nel luogo di installazione, la struttura e la disposizione dei supporti fotovoltaici dovrebbero essere progettate per migliorare la resistenza al vento. Nelle aree con velocità del vento elevate, potrebbe essere necessario aumentare il numero di colonne di supporto, ampliare le dimensioni della sezione trasversale delle colonne e delle travi o aggiungere sistemi di controventamento. Inoltre, quando si sistemano i supporti, considerare la direzione del vento. Per le disposizioni basate su file, orientare il lato lungo dei supporti perpendicolare alla direzione prevalente del vento può aiutare a ridurre il carico del vento sulla struttura.

• Resistenza alla neve: Nelle zone con abbondanti nevicate, considerare il potenziale accumulo e scivolamento della neve sui moduli fotovoltaici. L'angolo di inclinazione dei supporti è regolabile per consentire alla neve di scivolare via in modo naturale; in genere, un angolo di inclinazione maggiore di 45 gradi renderà più facile lo scivolamento della neve. È inoltre possibile installare speciali dispositivi di rimozione della neve, come vibratori o cavi riscaldanti, per prevenire l'accumulo di neve, che potrebbe danneggiare i moduli e ridurre l'efficienza della generazione di energia.

Tenendo conto di questi fattori, la disposizione dei supporti fotovoltaici può essere ottimizzata per migliorare l’efficienza, la durata e la facilità di installazione, garantendo il successo a lungo termine del progetto di energia solare.