Gli scienziati guidati dall'Università di Scienze Applicate di Zurigo (ZHAW) in Svizzera hanno eseguito simulazioni e misurazioni con l'obiettivo di massimizzare la produzione di energia in direzioni orientate est-ovestImpianto fotovoltaico sul tetto.
Una delle configurazioni sperimentali includeva il tracciamento orizzontale ad asse singolo (HSAT)sistema di montaggio solarecon pannelli fotovoltaici disposti in orientamento est-ovest con un utilizzo dell’area atipicamente elevato – un rapporto di copertura del suolo (GCR) superiore al 90%. L'HSATMontaggio fotovoltaicogli angoli sono stati impostati a {{0}} gradi , 0 gradi e 5 gradi .
I ricercatori hanno notato che ilImpianto fotovoltaico sul tettola configurazione è diversa da HSATMontaggio fotovoltaicosistemi che sono tipicamente installati in progetti montati a terra e hanno GCR molto più bassi per eliminare l'auto-ombreggiamento delle file di moduli vicine. "Nel nostro studio l'obiettivo è massimizzare il rendimento energetico per superficie su un tetto piano e non il rendimento energetico specifico. Per questo motivo, GCR bassi non sono un'opzione sensata", hanno detto i ricercatori.
Il riferimentoimpianto fotovoltaico sul tettoera un sistema di moduli bifacciali rotanti sul tetto con angoli di inclinazione di 10 grado e orientato anche in direzione est-ovest con un GCR di 0,9. Le misurazioni della potenza sono state completate in funzione degli angoli di inclinazione.
Le simulazioni sono state eseguite in PVSyst 7.4, combinate con misurazioni fisiche, inclusa una speciale configurazione di misurazione con un banco di prova miniaturizzato disponibile presso la tedesca Solarc Innovative Solarprodukte GmbH.
"Sorprendentemente è stato dimostrato che l'inseguimento orizzontale solo in un piccolo intervallo angolare, in combinazione con elevati tassi di utilizzo della superficie, può portare a rendimenti aggiuntivi nell'ordine del 5%", Hartmut Nussbaumer, capo del gruppo di ricerca fotovoltaico ZHAW.
Le simulazioni e le misurazioni hanno mostrato che, rispetto al sistema di riferimento, la configurazione di montaggio fotovoltaica HSAT proposta può raggiungere una produzione di energia superiore del 5%. Inoltre, il gruppo ha affermato che l’approccio potrebbe eventualmente basarsi su tracker molto semplici che potrebbero essere prodotti a basso costo. Ad esempio, ha affermato che tutte le file di moduli su un tetto potrebbero essere spostate con un solo azionamento, sottolineando che la ricerca futura potrebbe comportare l’installazione di un sistema HSAT su un tetto per test all’aperto.
Un'altra configurazione sperimentale prevedeva riflettori installati quasi verticalmente sul bordo dell'impianto fotovoltaico. I riflettori motorizzati venivano utilizzati per essere retratti o estesi a seconda dell'irradiazione e delle condizioni meteorologiche.
I primi risultati hanno mostrato che l'uso di riflettori ha consentito aumenti di rendimento specifici dell'area del 30% nei giorni misurati. La resa energetica al mattino o alla sera è stata migliorata "significativamente". I ricercatori hanno inoltre notato che ulteriori riflettori, dinamici o statici, potrebbero aumentare l'irradiazione sul campo dei collettori e quindi aumentare la resa energetica.
"Le principali sfide della ricerca erano simulare e misurare aumenti relativamente piccoli della resa, che se combinati finiscono per avere un impatto notevole sulla redditività degli adattamenti del sistema", ha affermato Nussbaumer.
Notando che sia i sistemi HSAT che i riflettori sui tetti piani sono efficaci, i ricercatori hanno affermato che la possibilità che le varianti diventino più ampiamente utilizzate "dipende dal rapporto costo-efficacia".
In futuro, i ricercatori studieranno i riflettori controllabili dipendenti dal tempo per migliorare la resa energetica con aggiustamenti temporali basati sulla specifica domanda di energia o sui prezzi dell’elettricità che variano nel tempo, oltre a studi sui costi sia sull’investimento iniziale che sul monitoraggio dei costi di manutenzione del sistema.
