Gli effetti della temperatura sulla produzione di energia dei pannelli solari

I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare in elettricità, quindi penseresti che più luce solare è, meglio è. Non è sempre vero, perché la luce del sole non è costituita solo dalla luce che vedi, ma anche da radiazioni infrarosse invisibili, che trasportano calore. Il tuo pannello solare funzionerà alla grande se riceve molta luce, ma quando diventa più caldo, le sue prestazioni peggiorano.

I pannelli solari fotovoltaici sono assemblaggi di singole celle realizzate in materiale semiconduttore. La tensione emessa da una cella solare è determinata principalmente dalla scelta del semiconduttore e dai dettagli degli strati di semiconduttore. Le celle solari al silicio, la scelta più comune, emettono circa mezzo volt da ciascuna cella. La corrente generata da una cella solare è funzione della quantità di luce solare che la colpisce. Più luce solare lo colpisce, più corrente genererà, fino ai limiti della cella. La potenza elettrica è il prodotto della corrente per la tensione. Un piccolo pannello solare potrebbe avere 36 celle collegate insieme per produrre circa 18 volt in totale con una corrente di 2 ampere. Quel pannello solare sarebbe valutato per 18 volt x 2 ampere = 36 watt di potenza di picco. Se viene illuminato per un'ora, genererà 36 wattora di energia.

I produttori di pannelli solari testano i loro prodotti a condizioni standard di 25 gradi Celsius (77 gradi Fahrenheit) con un'insolazione di 1.000 watt per metro quadrato. L'insolazione è una misura di quanta energia solare colpisce ogni metro quadrato perpendicolarmente alla direzione della luce solare. L'insolazione può essere superiore a 1.000 watt per metro quadrato intorno a mezzogiorno nei giorni molto limpidi e questo farà sì che il tuo pannello solare generi più corrente, il che significa più energia. Sfortunatamente, è una storia diversa con la temperatura. Quando le temperature delle celle solari superano i 25 gradi Celsius, la corrente aumenta leggermente, ma la tensione diminuisce più rapidamente. L'effetto netto è una diminuzione della potenza di uscita con l'aumento della temperatura. I tipici pannelli solari in silicio hanno un coefficiente di temperatura compreso tra -0,4 e -0,5% circa. Ciò significa che per ogni grado Celsius superiore a 25, la potenza in uscita dall'array diminuirà di quella percentuale. A 45 gradi Celsius (113 gradi Fahrenheit), un pannello solare da 40 watt con un coefficiente di temperatura di -0,4 produrrebbe meno di 37 watt.

Le prestazioni del tuo pannello solare sono stimate per 25 gradi Celsius e diminuiscono all'aumentare della temperatura. Fortunatamente, aumenta di nuovo quando la temperatura scende. Se ti trovi in ​​una regione temperata, le prestazioni che perdi nella calura estiva verranno restituite nelle fresche e limpide giornate invernali. Se questo non è abbastanza consolante per te, puoi anche costruire il tuo pannello solare per sfruttare gli effetti di raffreddamento naturali del vento, incanalando le correnti per allontanare il calore dai tuoi pannelli solari. Per i sistemi montati sul tetto questo può essere semplice come assicurarsi di lasciare 6 pollici di spazio tra i pannelli e il tetto. Puoi adottare un approccio più attivo al raffreddamento utilizzando il raffreddamento per evaporazione, utilizzando l'evaporazione dell'acqua per raffreddare i pannelli nello stesso modo in cui il sudore rinfresca la pelle in una giornata calda.

Un'alternativa ai tradizionali pannelli solari in silicio si presenta sotto forma di pannelli a film sottile. Sono realizzati con diversi materiali semiconduttori e il loro coefficiente di temperatura è solo circa la metà di quello del silicio. I pannelli a film sottile non iniziano con un'efficienza così elevata come i pannelli fotovoltaici in silicio cristallino, ma la loro minore sensibilità alle temperature più elevate li rende un'opzione interessante per luoghi molto caldi. I pannelli a film sottile vengono utilizzati esattamente allo stesso modo dei loro omologhi cristallini, ma sono in genere un paio percento meno efficienti. Il loro coefficiente di temperatura varia da circa -0,2 a -0,3 percento. Esistono altri materiali cristallini che iniziano con una maggiore efficienza rispetto al silicio e hanno anche un coefficiente di temperatura positivo. Ciò significa che migliorano con l'aumentare della temperatura. Sono anche molto costosi, il che limita il loro utilizzo ad alcune applicazioni specializzate. Alla fine, però, potrebbero raggiungere le case residenziali.