Calcolatore di Produzione dei Pannelli Solari: kWh Reali per Pannello, Giorno e Anno

Potenza nominale e produzione reale non sono la stessa cosa

Ogni pannello solare ha una potenza in watt misurata in condizioni standard di prova (STC): 1000 W/m² di luce e una cella a 25°C. Un pannello vero non vede quasi mai le due cose insieme. Quando la luce è forte la cella è calda, e quando la cella è fresca la luce è debole. In più, una parte della luce è riflessa dal vetro, la polvere ne blocca un’altra, e cavi e inverter prendono la loro parte. Questo calcolatore di produzione dei pannelli solari passa per tutti questi passi, così vedi cosa consegnano davvero un pannello e tutto l’impianto, e dove va il resto.

A New York un pannello TOPCon da 450 W su un tetto a falda all’angolo ottimale arriva a circa 373 W in un giorno sereno, cioè il 83 % della sua etichetta, e produce circa 608 kWh all’anno. Un impianto di 12 di questi pannelli (5,4 kWp) consegna circa 7.295 kWh all’anno, con un performance ratio del 79,6 %.

Produzione per pannello, al giorno, al mese e all’anno

I risultati danno la produzione in ogni unità utile. I kWh all’anno dell’impianto sono il numero da confrontare con la bolletta e con il preventivo di un installatore. La produzione di un pannello risponde alla domanda su quanta elettricità produce un pannello solare. I kWh al giorno in inverno e in estate contano per le batterie e per i luoghi isolati. La produzione specifica in kWh per kWp permette di confrontare luoghi e impianti di ogni taglia.

Un calcolatore di produzione solare gratis e senza registrazione

Non ci sono account, email o numeri di telefono. Il punto scelto serve solo a calcolare la luce solare e non viene salvato, e il PDF viene creato nel tuo browser. È quindi un calcolatore di produzione fotovoltaica neutrale per controllare un preventivo prima di parlare con qualcuno.

Chi usa un calcolatore di produzione fotovoltaica?

I proprietari di casa che vogliono sapere cosa produrranno davvero i loro pannelli. I proprietari di impianti esistenti che vogliono controllare se la produzione è normale. Gli installatori che devono spiegare a un cliente la differenza tra etichetta e contatore. Ingegneri e studenti che vogliono vedere l’effetto del calore, della taglia dell’inverter o della tecnologia. Per sapere quanti pannelli stanno su un tetto, usa il Calcolatore Solare per Tetto. Per un numero veloce di kWh per luogo, usa il Calcolatore di energia dei pannelli solari, e per l’angolo migliore il Calcolatore dell’Angolo di Inclinazione.

Funzioni principali di questo calcolatore di produzione dei pannelli solari

• Qualsiasi luogo sulla Terra: clic sulla mappa, ricerca per indirizzo o CAP, posizione attuale o coordinate.
• Qualsiasi potenza di pannello da 10 a 1.000 W e fino a 20.000 pannelli, con sei tecnologie e i loro valori di scheda tecnica.
• Inclinazione ottimale o la tua inclinazione e il tuo orientamento, e tre tipi di montaggio con la loro temperatura delle celle.
• Una stima del clima dalla latitudine, o la tua temperatura annua e la tua variazione stagionale.
• Ogni perdita come impostazione: sporco, ombra, mismatch, cavi DC, LID, efficienza dell’inverter, rapporto DC/AC, cavi AC e disponibilità.
• Produzione all’anno, per pannello, al giorno e al mese, il performance ratio, la potenza di picco di un giorno sereno e la temperatura delle celle.
• La potenza di scheda tecnica (STC e NOCT) e la potenza reale di un pannello una accanto all’altra.
• Grafici: catena delle perdite, produzione mensile, potenza durante il giorno, temperatura dell’aria e delle celle, produzione negli anni, confronto delle tecnologie.
• Tabelle: catena delle perdite, mese per mese, sei tecnologie, sei taglie di inverter, produzione negli anni e un pannello di ogni taglia.
• Il parere di un ingegnere solare con i prossimi passi, una finestra sulla mappa con condivisione su WhatsApp, un link da copiare e un report PDF.

Produzione di un pannello per taglia e città

La tabella mostra la produzione media al giorno di un pannello dopo tutte le perdite, per potenze comuni in sei climi. Tutti i pannelli sono TOPCon su un tetto a falda all’inclinazione ottimale del luogo, con le perdite di default del calcolatore.

Un pannello solare da 400 W produce circa 2,05 kWh al giorno a Phoenix, ma solo 0,90 kWh a Oslo. La potenza è la stessa; la luce solare no. Moltiplica per 365 per l’anno: un pannello da 400 W produce circa 540 kWh all’anno a New York.

Le ore di sole di picco: il legame tra watt e kWh

Le ore di sole di picco sono la luce solare giornaliera sul pannello, espressa in ore di pieno sole (1000 W/m²). Un pannello all’angolo ottimale riceve a New York 4,65 ore di sole di picco al giorno in media sull’anno, a Phoenix 6,59 e a Londra 3,15. Un pannello da 400 W produrrebbe a New York 0,4 kW x 4,65 h = 1,86 kWh al giorno se non ci fossero perdite. La produzione reale è più bassa, in base al performance ratio.

La catena delle perdite di un impianto a New York

L’esempio è di 12 pannelli TOPCon da 450 W (5,4 kWp) a New York, a 32° verso sud su un tetto a falda, con un inverter da 4,50 kW (rapporto DC/AC 1,2). I pannelli ricevono 1.697 kWh di luce solare per m² all’anno, quindi produrrebbero 9.165 kWh alla loro potenza nominale. Il grafico e la tabella mostrano cosa prende ogni passo.

Il performance ratio

Il performance ratio (PR) è l’energia consegnata divisa per l’energia che i pannelli produrrebbero alla loro potenza nominale con la stessa luce solare. È la parte dell’energia solare che resta dopo tutte le perdite.

Il PR è più alto nei luoghi freschi, perché i pannelli lavorano vicino a 25°C, e più basso nei luoghi caldi. Per questo un luogo soleggiato e caldo non produce tanto di più di quanto farebbe pensare la sola luce solare.

Quanto si scalda una cella solare: il modello NOCT

Una cella solare è scaldata dalla luce che non trasforma in elettricità. La scheda tecnica dà il NOCT (temperatura nominale di funzionamento della cella): la temperatura della cella a 800 W/m², con aria a 20°C e vento a 1 m/s su un telaio aperto. Da questo valore, la temperatura della cella in ogni momento è:

Esempio: un momento luminoso con 900 W/m² su un pannello TOPCon (NOCT 43°C) su un tetto a falda (51°C con il montaggio), con aria a 30°C. La cella è a 30 + (51 - 20) / 800 x 900 = 64,9°C.

Il coefficiente di temperatura di Pmax

Il coefficiente di temperatura di Pmax dice quanta potenza perde il pannello per ogni grado sopra 25°C. Per la cella dell’esempio a 64,9°C con un coefficiente di -0,30 %/°C:

Montaggio e intercapedine d’aria

L’aria dietro il pannello porta via il calore. Lo stesso pannello è più fresco su un telaio aperto che su un tetto, e più caldo quando è integrato nel tetto senza intercapedine d’aria.

Perché un sole basso dà meno potenza

Il vetro riflette più luce quando la luce arriva con un angolo basso. Il calcolatore usa il modificatore dell’angolo di incidenza (IAM) ASHRAE per la luce diretta, e un valore fisso di 0,94 per la luce del cielo e del suolo:

Su un anno questo costa circa il 3,2 % a New York. I pannelli rivolti lontano dall’equatore, o molto inclinati, perdono di più, perché una parte più grande della loro luce arriva con un angolo basso.

Cosa vuol dire il rapporto DC/AC

Il rapporto DC/AC è la potenza dei pannelli divisa per la potenza AC dell’inverter. Un campo da 5,4 kWp su un inverter da 4,50 kW ha un rapporto di 1,2. Poiché i pannelli arrivano raramente alla loro potenza nominale, gli installatori scelgono spesso un rapporto di 1,1-1,3: l’inverter è più piccolo e costa meno, e lavora in una parte più efficiente della sua curva per gran parte del giorno. Il prezzo è il clipping: nelle ore più luminose la potenza in corrente continua in più viene tagliata.

Perdita per clipping secondo il rapporto DC/AC

Efficienza dell’inverter

Gli inverter di stringa moderni trasformano il 96-98,5 % della potenza continua in alternata. Usa l’efficienza pesata della scheda tecnica (efficienza europea in Europa, CEC negli Stati Uniti), perché mostra meglio il lavoro reale a carico parziale rispetto al valore massimo.

LID del primo anno e degrado annuo

I pannelli nuovi perdono una piccola parte della loro potenza nei primi giorni di sole. È il degrado indotto dalla luce (LID): circa l’1-2 % per i PERC di tipo p e lo 0,5-1 % per le celle di tipo n. Dopo, la potenza cala lentamente, di circa lo 0,25-0,7 % all’anno secondo la tecnologia. Il calcolatore applica la LID all’anno 1 e poi il tasso annuo.

In 25 anni l’impianto TOPCon da 5,4 kWp a New York consegna in totale circa 173.888 kWh. Controlla la garanzia di potenza lineare dei pannelli: la maggior parte promette l’80-90 % della potenza dopo 25-30 anni.

Giorno sereno e giorno medio

Un giorno medio mescola tempo sereno e tempo coperto. La sua potenza a mezzogiorno è più bassa di quella di un giorno sereno, e non mostra mai il vero picco. Per questo il calcolatore divide ogni mese in giorni sereni e giorni coperti, pesati perché il mese mantenga la luce solare del cielo scelto. Il picco di un giorno sereno a New York è di circa 4,48 kW per 5,4 kWp, verso le 11:00 ora solare.

Pannelli a est e a ovest

Pannelli a 30° rivolti a est producono a New York circa 5.996 kWh all’anno, il 18 % in meno che all’angolo ottimale, ma la loro potenza arriva prima nel giorno e hanno meno clipping. Gli impianti est-ovest sono comuni sui tetti piani, perché le file possono stare molto vicine.

Come leggere le tabelle delle città

Ogni riga è lo stesso impianto (12 pannelli TOPCon da 450 W, 5,4 kWp) all’inclinazione ottimale per la città, su un tetto a falda, con le perdite di default e una stima del clima dalla latitudine. Clicca sulla città nella mappa qui sopra per impostare i tuoi pannelli.

Produzione dei pannelli solari negli Stati Uniti

Produzione dei pannelli solari in Europa

Produzione dei pannelli solari in Australia

Produzione dei pannelli solari nel Regno Unito

Il modello della luce solare

1. Per il giorno medio di ogni mese trova la declinazione del sole, la durata del giorno e la luce solare sopra l’atmosfera (Duffie e Beckman).
2. Riduce questa luce con un’atmosfera di cielo sereno (Hottel, 1976) e un fattore nuvole secondo il cielo scelto.
3. Divide il mese in giorni sereni e giorni coperti (20 % di un giorno sereno), pesati perché il mese mantenga la stessa luce solare.
4. Per ogni tipo di giorno separa la luce diretta dalla luce diffusa (Erbs, Klein e Duffie, 1982) e la distribuisce su 144 passi del giorno (Collares-Pereira e Rabl, 1979).
5. A ogni passo trova l’angolo del sole sul pannello e la luce diretta, del cielo e del suolo sul pannello inclinato (Liu e Jordan, 1963, con il 20 % di riflessione del suolo).

Il modello di produzione

1. Riflessione: modificatore dell’angolo di incidenza ASHRAE con b0 = 0,05 per la luce diretta, 0,94 per la luce del cielo e del suolo.
2. Sporco e ombra, secondo le impostazioni.
3. Temperatura delle celle con il modello NOCT, con il montaggio aggiunto al NOCT, e temperatura dell’aria dalla media annua, da una variazione stagionale e da una variazione giornaliera di ±5°C.
4. Variazione di potenza secondo il coefficiente di temperatura di Pmax.
5. Mismatch, cavi DC e LID del primo anno.
6. Efficienza dell’inverter, poi clipping alla potenza AC dell’inverter.
7. Cavi AC e disponibilità.
8. Anni successivi: degrado annuo dopo l’anno 1.

Ogni passo tiene conto dell’energia che toglie, così la catena delle perdite porta sempre esattamente alla produzione consegnata.

Precisione e limiti

Per un impianto ben fatto la stima sta di solito entro il 10 % di PVGIS e PVWatts, che usano anni meteo misurati. Il modello non vede l’ombra locale, lo strato di neve, il meteo reale di un certo anno o il clima preciso di una valle o di una costa. La stima della temperatura dalla latitudine è approssimativa: scrivi la vera media annua del tuo comune per una perdita di temperatura migliore. Prima di comprare, chiedi un sopralluogo a un installatore.

I termini usati nei risultati

STC (condizioni standard di prova)

1000 W/m² di luce, una cella a 25°C e una massa d’aria di 1,5. La potenza nominale di un pannello è misurata in STC.

NOCT / NMOT

Temperatura della cella a 800 W/m², con aria a 20°C e vento a 1 m/s. Serve a stimare la temperatura reale della cella.

Coefficiente di temperatura di Pmax

Variazione di potenza per ogni grado di temperatura della cella lontano da 25°C, in %/°C.

Irraggiamento POA

Luce solare nel piano dei pannelli, in W/m² in un momento o in kWh/m² su un giorno o un anno.

Ore di sole di picco

La luce solare POA del giorno espressa in ore a 1000 W/m².

Performance ratio (PR)

Energia AC consegnata divisa per kWp x luce solare POA. La parte dell’energia solare che resta dopo tutte le perdite.

Produzione specifica

Energia annua per kWp di pannelli, in kWh/kWp.

Fattore di capacità

Energia annua divisa per l’energia dei pannelli a piena potenza per tutto l’anno (8.766 ore).

IAM

Modificatore dell’angolo di incidenza: la parte della luce che entra nel vetro con un certo angolo.

LID

Degrado indotto dalla luce: la piccola perdita di potenza delle celle nuove nei primi giorni di sole.

Rapporto DC/AC

Potenza dei pannelli (DC) divisa per la potenza AC dell’inverter.

Clipping

Potenza DC sopra quella che l’inverter può consegnare in AC. Viene tagliata e persa.

Altri calcolatori solari gratis

• Calcolatore di energia dei pannelli solari per luogo: kWh all’anno per luogo, ore di sole di picco e mappa di calore di inclinazione e orientamento.
• Calcolatore Solare per Tetto: disegna il tuo tetto e vedi quanti pannelli ci stanno e cosa producono.
• Calcolatore dell’Angolo di Inclinazione dei Pannelli Solari: l’angolo migliore per l’anno, ogni stagione e ogni mese.