La produzione di energia solare è influenzata da molto più che dall’efficienza dei moduli fotovoltaici. Anche il sistema di montaggio solare e la disposizione complessiva dell’impianto solare svolgono un ruolo importante nel determinare la quantità di elettricità che un sistema fotovoltaico può produrre durante la sua vita operativa.

Una disposizione ben progettata del supporto solare aiuta i moduli fotovoltaici a ricevere più luce solare, riduce l'ombreggiamento tra le file, migliora la ventilazione e sfrutta meglio l'area disponibile sul tetto o sul terreno. Allo stesso tempo, la struttura di montaggio deve fornire stabilità sufficiente in caso di vento, neve, pioggia e altri carichi ambientali.

Quindi, come può essere ottimizzato il layout di montaggio solare per una maggiore generazione di energia?

La chiave è bilanciare l'orientamento dei pannelli, l'angolo di inclinazione, la spaziatura tra le file, il controllo dell'ombreggiatura, l'area di installazione disponibile, i requisiti strutturali e le prestazioni del sistema a lungo termine.

1. Perché il layout del supporto solare è importante per

I pannelli solari convertono la luce solare in elettricità, ma la loro capacità di catturare la radiazione solare dipende fortemente da come sono posizionati.

Un layout mal pianificato può comportare:

• Ombreggiatura non necessaria tra le file di pannelli solari
• Esposizione solare non ottimale
• Resa energetica ridotta
• Scarso flusso d'aria sotto i moduli
• Utilizzo inefficiente dello spazio di installazione disponibile
• Costi strutturali e di installazione più elevati

Al contrario, un sistema di montaggio del pannello solare attentamente progettato può aiutare a massimizzare l’esposizione solare mantenendo la sicurezza strutturale e l’efficienza dell’installazione.

Per questo motivo, la disposizione del supporto solare dovrebbe essere considerata durante le prime fasi di progettazione del sistema fotovoltaico piuttosto che trattata come un dettaglio dell'installazione.

2.Ottimizza l'orientamento del pannello solare

L'orientamento del pannello, noto anche come azimut, determina la direzione in cui sono rivolti i moduli solari.

Nell’emisfero settentrionale, gli impianti fotovoltaici con inclinazione fissa rivolti a sud rappresentano generalmente un ottimo punto di partenza per massimizzare la produzione annuale di energia solare. Tuttavia, l'orientamento ideale dipende dall'ubicazione del progetto, dal profilo di consumo di elettricità, dalle condizioni del tetto, dalla disponibilità del terreno e dagli obiettivi del sistema.

Ad esempio, un edificio commerciale può avere una configurazione del tetto est-ovest. Invece di forzare tutti i moduli verso sud, una disposizione di montaggio solare est-ovest può consentire l’installazione di più moduli all’interno dell’area disponibile del tetto.

Ciò significa che l'energia massima annua per pannello non è sempre uguale all'energia massima totale proveniente dal sito.

Un layout professionale dovrebbe quindi valutare:

• Posizione geografica
• Percorso solare
• Orientamento del tetto
• Disponibilità del terreno
• Profilo della domanda di energia elettrica
• Dimensioni dei moduli
• Configurazione dell'inverter
• Ombreggiamento previsto
• Requisiti di installazione e manutenzione

La migliore disposizione dei pannelli solari è quella che ottimizza l’intero sistema anziché concentrarsi su un singolo parametro.

3.Scegliere l'angolo di inclinazione del pannello solare corretto

L'angolo di inclinazione è un altro fattore critico nell'ottimizzazione del layout solare.

L'angolo ideale consente ai moduli fotovoltaici di ricevere un elevato livello di irraggiamento solare durante tutto l'anno. Per i sistemi fissi, la latitudine viene spesso utilizzata come riferimento iniziale, ma l'angolo finale dovrebbe considerare anche le condizioni solari stagionali, la geometria del tetto, i carichi del vento, i carichi della neve, la spaziatura delle file e i costi di installazione.

Un angolo di inclinazione più ripido può migliorare l'esposizione solare in determinate condizioni, ma può anche aumentare l'ombra proiettata da una fila all'altra. Ciò significa che il semplice aumento dell’angolo di inclinazione non aumenta necessariamente la produzione energetica totale a livello del sito.

La relazione può essere riassunta come:

Inclinazione maggiore → Esposizione solare potenzialmente migliore → Ombre potenzialmente più lunghe → Requisiti di spaziatura delle file maggiori

Pertanto, la progettazione del montaggio solare dovrebbe ottimizzare insieme l'angolo di inclinazione e la spaziatura tra le file.

4.Ottimizza la spaziatura tra file per ridurre l'ombreggiatura

Una delle considerazioni più importanti in un progetto fotovoltaico montato a terra o su tetto piano è l’ombreggiatura tra le file.

Quando il sole è basso nel cielo, soprattutto durante le mattine e i pomeriggi invernali, la prima fila di pannelli può proiettare ombre sulla fila dietro di essa. Anche l'ombreggiamento parziale può influenzare la produzione di energia a seconda della configurazione del modulo e del sistema.

Per ridurre le perdite dovute all’ombreggiamento, i progettisti dovrebbero calcolare la spaziatura delle file in base a:

• Lunghezza e larghezza del modulo
• Angolo di inclinazione
• Orientamento del pannello
• Latitudine del sito
• Angolo di elevazione solare
• Condizioni di luce solare stagionale
• Tolleranza di ombreggiatura richiesta
• Terreno o area del tetto disponibile

Tuttavia, massimizzare la spaziatura tra le file non è sempre la soluzione migliore.

Se le file sono posizionate troppo distanti tra loro, le perdite dovute all'ombreggiamento potrebbero diminuire, ma diminuirà anche il numero di pannelli che possono essere inseriti nel sito. Se le file sono troppo vicine, il sistema potrebbe ospitare più moduli ma riscontrare una maggiore ombreggiatura.

L'obiettivo è quindi trovare l'equilibrio ottimale tra resa energetica per modulo e capacità installata per metro quadrato.

Ciò è particolarmente importante per i parchi solari su scala industriale, dove l’utilizzo del territorio influisce direttamente sull’economia del progetto.

5. Condurre un'analisi dettagliata dell'ombreggiatura

L'analisi dell'ombreggiamento dovrebbe essere completata prima di finalizzare il layout del pannello solare.

Le potenziali fonti di ombreggiatura includono:

• File di pannelli solari adiacenti
• Edifici
• Alberi
• Pali delle utenze
• Camini
• Apparecchiature HVAC
• Parapetti
• Terreno
• Strutture vicine

Per i sistemi su tetto, i progettisti dovrebbero mappare gli ostacoli e determinare come cambiano le loro ombre durante il giorno e nelle diverse stagioni.

Per i progetti solari montati a terra, l’analisi del terreno diventa particolarmente importante. Colline, pendii, alberi e strutture circostanti possono creare modelli di ombreggiatura complessi.

Un'analisi professionale della schermatura solare può aiutare a identificare le aree con la maggiore risorsa solare e guidare il posizionamento dei moduli.

Il risultato è un layout che non si limita a massimizzare il numero di pannelli ma massimizza la generazione solare utile.

6. Lasciare spazio sufficiente per il flusso d'aria e il raffreddamento

I pannelli solari funzionano in modo più efficiente quando il calore eccessivo può dissiparsi.

Una struttura di montaggio solare che fornisca spazio sufficiente sotto i moduli può migliorare il flusso d'aria naturale. Una migliore ventilazione può aiutare a limitare l’accumulo di temperatura, soprattutto nei climi caldi.

Questo è un altro motivo per cui il sistema di montaggio non deve essere visto semplicemente come un supporto strutturale.

Il layout dovrebbe considerare:

Posizione del pannello + Altezza di montaggio + Flusso d'aria + Clima locale

Una ventilazione adeguata può contribuire a condizioni operative più stabili e prestazioni del sistema a lungo termine.

7.Selezionare la struttura di montaggio solare giusta

La struttura di montaggio solare deve essere adattata al tipo di progetto.

Le applicazioni comuni includono il montaggio solare sul tetto, il solare montato a terra e i sistemi di inseguimento solare.

Montaggio solare sul tetto

Gli impianti fotovoltaici su tetto devono considerare:

• Tipo di tetto
• Capacità di carico del tetto
• Pendenza del tetto esistente
• Impermeabilizzazione
• Carichi del vento
• Area di installazione disponibile
• Accesso per la manutenzione

Tetti in tegole, tetti in metallo, tetti piani e tetti a membrana possono richiedere approcci di montaggio diversi.

Solare a terra

I sistemi montati a terra offrono una maggiore flessibilità nell'orientamento, nell'inclinazione, nella spaziatura delle file e nella configurazione dell'array.

La progettazione dovrebbe considerare:

• Condizioni del terreno
• Terreno
• Tipo di fondazione
• Carichi di vento e neve
• Utilizzo del terreno
• Vegetazione
• Drenaggio
• Accesso alle attrezzature

i sistemi di inseguimento solare di produzione di energia

Per progetti solari su larga scala, i sistemi di inseguimento possono essere presi in considerazione quando il rendimento energetico aggiuntivo giustifica i requisiti strutturali, meccanici e di manutenzione aggiuntivi.

Gli inseguitori monoasse possono seguire il sole durante tutto il giorno e sono sempre più utilizzati in applicazioni su larga scala.

Un sistema di inseguimento solare adeguatamente progettato può aiutare a ottimizzare la resa energetica per unità di terreno mantenendo una configurazione efficiente del sistema.

8.Ottimizza la densità dei pannelli senza sacrificare la resa energetica

Un errore comune nella progettazione dei pannelli solari è concentrarsi solo sul numero di moduli che possono essere inseriti in un sito.

Più pannelli non significano automaticamente in proporzione più elettricità.

Ad esempio, l’aumento della densità dei pannelli può creare:

• Maggiore ombreggiamento tra le file
• Ventilazione ridotta
• Accesso per la manutenzione più difficile
• Instradamento dei cavi più complicato
• Temperatura locale più elevata
• Maggiori vincoli di installazione

Un approccio migliore è valutare la relazione tra:

Capacità installata + Irraggiamento solare + Perdita di ombreggiamento + Utilizzo del terreno/tetto + Requisiti di O&M

Ciò crea un obiettivo di ottimizzazione più realistico per progetti commerciali e su scala industriale.

La disposizione ottimale del supporto solare non è necessariamente quella con il maggior numero di moduli. È il layout che offre la migliore combinazione di rendimento energetico, affidabilità, utilizzo del territorio, prestazioni strutturali ed economia del progetto.

9. Considerare le dimensioni del modulo e l'orientamento di montaggio

I moderni moduli fotovoltaici stanno diventando sempre più grandi e potenti. Pertanto, la struttura di montaggio solare deve essere progettata in base alle dimensioni effettive del modulo e alla configurazione di installazione.

I progettisti dovrebbero determinare se i moduli devono essere installati in:

• Orientamento verticale
• Orientamento orizzontale
• Configurazioni a fila singola
• Configurazioni a più file
• Configurazioni tracker 2P
• Configurazioni tetto est-ovest

La scelta influisce sulla lunghezza della rotaia, sulla spaziatura dei supporti, sulla disposizione delle file, sulla gestione dei cavi, sui tempi di installazione e sull'utilizzo del terreno.

Per i moduli fotovoltaici di grande formato, la struttura di montaggio dovrebbe fornire un supporto strutturale sufficiente mantenendo un layout efficiente e un processo di installazione semplificato.

10. Mantenere la stabilità strutturale per prestazioni a lungo termine

L’ottimizzazione della produzione di energia non riguarda solo il primo anno di funzionamento.

Si può prevedere che un sistema di montaggio solare funzioni per decenni. Se la struttura si deforma, si allenta, si corrode o si sposta nel tempo, l'orientamento originale del pannello potrebbe non essere più mantenuto.

Vento, neve, dilatazione termica, vibrazioni e corrosione possono influenzare le strutture di montaggio.

Pertanto, la disposizione del supporto solare deve essere progettata in base alle condizioni ambientali del sito.

Le principali considerazioni strutturali includono:

• Velocità del vento
• Carico di neve
• Condizioni sismiche
• Ambiente di corrosione
• Condizioni della fondazione
• Selezione dei materiali
• Qualità dei dispositivi di fissaggio
• Calcoli del carico strutturale

Una struttura di montaggio durevole aiuta a mantenere l'allineamento dei moduli e le prestazioni del sistema per tutta la vita operativa del progetto.

11.Bilanciare la produzione di energia e i costi di installazione

Il rendimento energetico teorico più elevato non sempre produce il miglior rendimento del progetto.

L’aumento dell’angolo di inclinazione, l’ampliamento della spaziatura tra le file, l’aggiunta di inseguitori o l’utilizzo di strutture di montaggio più complesse possono aumentare la produzione di energia, ma queste opzioni possono anche aumentare:

• Consumo di materiale
• Requisiti di fondazione
• Requisiti di terreno
• Manodopera di installazione
• Costi di manutenzione
• Complessità ingegneristica

Pertanto, l’ottimizzazione professionale del layout solare dovrebbe considerare sia la resa energetica che il costo totale del progetto.

Ad esempio, un sistema ad inclinazione fissa può essere più adatto per un progetto in cui semplicità, affidabilità e bassa manutenzione sono priorità, mentre un sistema di inseguimento può essere interessante per un progetto su scala industriale in cui un rendimento energetico aggiuntivo può giustificare l’investimento aggiuntivo.

La soluzione giusta dipende dall'ubicazione del progetto, dalle dimensioni, dal prezzo dell'elettricità, dal costo del terreno e dagli obiettivi finanziari.

12.Utilizzare un design professionale per il montaggio solare

L'ottimizzazione del layout del supporto solare richiede molto più del semplice posizionamento dei pannelli su un tetto o su un pezzo di terreno.

Un processo di progettazione professionale include in genere:

1. Rilievo del sito e analisi geografica

2. Valutazione delle risorse solari

3. Valutazione del tetto o del terreno

4. Analisi dell'ombreggiatura

5. Ottimizzazione dell'orientamento del pannello

6. Selezione dell'angolo di inclinazione

7. Calcolo della spaziatura tra le file

8. Scelta della struttura di montaggio

9. Analisi del carico di vento e neve

10. Considerazioni elettriche e di manutenzione

11. Simulazione del rendimento energetico

12. Layout strutturale definitivo

L’utilizzo di questo approccio aiuta gli sviluppatori di progetti a evitare problemi di progettazione comuni e a raggiungere un migliore equilibrio tra produzione di energia, sicurezza strutturale e costi del progetto.

13.Come Kseng aiuta a ottimizzare i layout di montaggio solare

In qualità di produttore di sistemi di montaggio solare, Kseng fornisce soluzioni di montaggio per applicazioni fotovoltaiche residenziali, commerciali, industriali e su larga scala.

Il suo portafoglio di prodotti comprende sistemi di montaggio su tetto, sistemi di montaggio a terra, tettoie solari, strutture fotovoltaiche agricole, soluzioni solari galleggianti e sistemi di inseguimento.

Kseng fornisce inoltre supporto personalizzato per la progettazione strutturale in base alle condizioni del progetto, comprese le dimensioni dei pannelli, la geografia del sito, i carichi di vento e neve, i requisiti di fondazione e gli obiettivi di layout.

Per progetti su larga scala, una soluzione di montaggio personalizzata può aiutare a ottimizzare:

• Orientamento dei pannelli solari
• Angolo di inclinazione
• Distanza tra le file
• Utilizzo del terreno
• Stabilità strutturale
• Efficienza dell'installazione
• Durabilità a lungo termine

Questo approccio specifico al progetto è particolarmente utile quando le condizioni del sito rendono inadatte le disposizioni di montaggio standard.

Conclusione

L'ottimizzazione della disposizione del supporto solare è uno dei modi più efficaci per migliorare le prestazioni complessive di un sistema fotovoltaico.

La chiave non è semplicemente installare più pannelli solari. I progettisti dovrebbero invece ottimizzare l’intero impianto solare bilanciando orientamento, angolo di inclinazione, spaziatura tra le file, ombreggiatura, flusso d’aria, configurazione dei moduli, stabilità strutturale, utilizzo del terreno e costo del progetto.

Per i progetti sui tetti, la disposizione dovrebbe massimizzare lo spazio disponibile sul tetto mantenendo la sicurezza strutturale e riducendo al minimo l’ombreggiamento.

Per i parchi solari montati a terra, la distanza tra le file, il terreno, la geometria solare e l’utilizzo del terreno diventano ancora più importanti.

Per progetti di grandi dimensioni, i sistemi di tracciamento possono fornire un’altra opzione per aumentare la resa energetica.

Un sistema di montaggio solare progettato professionalmente fornisce le basi per mantenere la giusta posizione del pannello e prestazioni affidabili a lungo termine.

Combinando un'accurata analisi del sito, un layout ottimizzato dei pannelli solari e una struttura di montaggio durevole, gli sviluppatori di progetti solari possono creare sistemi fotovoltaici progettati per una maggiore generazione di energia e un migliore valore a lungo termine.