Capita molte volte, quando si analizza le prestazioni di un impianto fotovoltaico, di imbattersi in un parametro denominato Performance Ratio e denotato con PR. Vediamo allora cosa rappresenta e come lo si può utilizzare.
Si definisce Indice di Produzione (Final Yield) di un impianto fotovoltaico nel periodo di riferimento t, e lo si denota con Yf,t , il rapporto tra l’energia elettrica utilizzabile all’uscita dell’inverter nel periodo di riferimento t (EAC,t) [kWh] e la potenza nominale dell’impianto fotovoltaico (Pn) [kW]:
(1)
Si definisce Indice di Referenza di un impianto fotovoltaico nel periodo di riferimento t, e lo si denota con Yr,t , il rapporto tra l’irraggiamento solare del generatore fotovoltaico misurato nel periodo di riferimento t (Er,t) [kWh/m2] e la radianza solare in STC (1kW/m2):
(2)
Si definisce Performance Ratio di un impianto fotovoltaico nel periodo di riferimento t, e lo si denota con PRt, il rapporto:
(3)
ovvero, tenendo conto della (1) e (2):
(3-bis)
dove ηn,pv è l’efficienza nominale del generatore fotovoltaico;
ER,t = Er,tXS è l'energia solare incidente nel periodo di riferimento t sul generatore fotovoltaico di superficie S.
Dalla (3-bis) si ricava:
(4)
per cui possiamo concludere che PRt è la grandezza che misura l’efficienza di conversione dell'impianto fotovoltaico nel periodo di riferimento t al netto dell’efficienza nominale del generatore fotovoltaico. Questo significa che PRt tiene conto di tutte le perdite di conversione fino all’inverter:
- perdite per fenomeni di riflessione sulla superficie frontale dei moduli;
- perdite per polluzione della superficie di captazione;
- perdite per temperatura;
- perdite ottiche;
- perdite resistive;
- perdite per caduta dei diodi;
- perdite per mismatch;
- perdite per effetti resistivi, di commutazione, magnetici, di alimentazione circuiti di controllo dell’inverter;
Dalla (4) si ricava che il prodotto PRtXηn,pv rappresenta l’efficienza operativa media dell'impianto fotovoltaico nel periodo di riferimento t.
Sempre dalla (4) si ricava:
(5)
che dimostra che a parità di irraggiamento solare del generatore fotovoltaico e di potenza nominale, maggiore è PRt maggiore è la resa energetica dell'impianto fotovoltaico.
Dalla 3-bis segue che per calcolare PRt bisogna posizionare un contatore di energia elettrica a valle dell'inverter, per poter calcolare EAC,t , e un solarimetro sul piano del generatore fotovoltaico, per poter calcolare ER,t.
Vengono considerati ottimali i valori di PRt superiori al 90% e scarsi quelli al di sotto del 85%.
Glossario:
- flusso di energia raggiante: energia raggiante nell'unità di tempo [kW].
- radianza solare: rapporto tra il flusso di energia solare raggiante incidente su una determinata superficie e l'area della superficie stessa [kW/m2].
- irraggiamento solare: integrale nel tempo della radianza solare ovvero rapporto tra l'energia solare incidente su una determinata superficie e l'area della superficie stessa [kWh/m2].