Analisi degli effetti dell’elevazione sulla potenza e sull’efficienza dei moduli fotovoltaici montati a terra

Perché l’altezza del pannello conta più di quanto si pensi

I pannelli solari sono ormai una vista familiare su tetti e in campi aperti. Ma oltre al numero di pannelli installati o all’inclinazione, una scelta di progetto meno appariscente può modificare in modo significativo la quantità di elettricità prodotta: l’altezza a cui sono posizionati rispetto al suolo. Questo studio esplora una domanda semplice con grandi conseguenze pratiche per abitazioni, aziende agricole e impianti solari: quale altezza di montaggio offre ai moduli fotovoltaici montati a terra il miglior equilibrio tra raffreddamento e irraggiamento, e quanta energia aggiuntiva può fornire questa scelta nel lungo periodo?

Testare tre configurazioni semplici nel mondo reale

I ricercatori hanno condotto un esperimento all’aperto nel campus di un’università in Ungheria utilizzando tre moduli solari identici montati su una superficie di calcestruzzo. L’unica differenza tra di essi era l’altezza del bordo inferiore rispetto al suolo: 0,7 metri, 1,1 metri o 1,6 metri. Tutti e tre erano rivolti a sud con la stessa inclinazione di 45° per garantire un’esposizione solare uguale. In una giornata autunnale serena, dalla tarda mattinata al tardo pomeriggio, gli strumenti hanno registrato continuamente l’intensità della radiazione solare, la temperatura dell’aria, la velocità del vento, le temperature dei pannelli e l’uscita elettrica — tensione, corrente, potenza ed efficienza — di ciascun modulo.

Come aria e luce riflessa dal suolo influenzano i pannelli

L’altezza rispetto al suolo modifica due influenze chiave su un pannello. Primo, il flusso d’aria: quando il vento passa sotto e attorno a un pannello porta via calore, raffreddando le celle solari e aiutandole a funzionare con maggiore efficienza. Troppa poca aria e le celle surriscaldano; troppo turbolento e il raffreddamento diventa meno efficace. Secondo, la luce riflessa dal suolo, nota come albedo: il calcestruzzo chiaro riflette luce solare aggiuntiva sul pannello, il che può aumentare la cattura di energia ma aggiunge anche calore. Confrontando le tre altezze nelle stesse condizioni meteorologiche, il team ha potuto osservare come questi piccoli effetti microclimatici si manifestassero nella pratica nel corso della giornata.

La condizione ideale: vince un’altezza intermedia

I risultati sono stati chiari. Il modulo montato a 1,1 metri ha funzionato in modo sistematicamente più freddo e ha prodotto più potenza rispetto a quelli posti più in basso o più in alto. La sua temperatura di cella è rimasta approssimativamente 4–5 °C inferiore rispetto al pannello a 0,7 metri e 7–9 °C inferiore rispetto a quello a 1,6 metri. Poiché le celle solari perdono tensione con l’aumentare della temperatura, questo vantaggio termico si è tradotto in migliori prestazioni elettriche. In media, il modulo a 1,1 metri ha erogato circa 31,6 watt con un’efficienza del 6,67%, rispetto ai 25,3 watt e al 5,36% a 0,7 metri e solo 19,7 watt e 4,29% a 1,6 metri. Nei momenti di picco, il pannello a 1,1 metri ha raggiunto circa 39 watt — diversi watt in più rispetto ai pannelli vicini.

Verificare che le differenze siano reali

Per assicurarsi che questi guadagni non fossero dovuti solo a fluttuazioni casuali della radiazione o del meteo, gli autori hanno applicato tecniche statistiche standard. Un tipo di analisi chiamata ANOVA, seguita da un test di confronto più dettagliato, ha mostrato che le differenze in potenza ed efficienza tra le tre altezze erano troppo grandi per essere spiegate dal caso. In altre parole, l’altezza si è dimostrata un fattore di progetto reale e misurabile. I controlli di incertezza sugli strumenti hanno indicato che le letture di potenza ed efficienza erano precise, con errori intorno a solo un percento. Nel complesso, i dati supportano l’idea che un’elevazione intermedia offra il miglior equilibrio tra flusso d’aria regolare e luce riflessa utile, ma non eccessiva, dal calcestruzzo.

Bollette energetiche, benefici per il clima e scelte progettuali semplici

Nonostante l’esperimento abbia usato un pannello relativamente piccolo, i risultati sono scalabili a sistemi più grandi. Utilizzando formule economiche standard, i ricercatori stimano che un sistema montato a terra progettato in questo modo può generare elettricità a circa 0,084 $ per kilowattora su un orizzonte di 25 anni, evitando quasi 580 chilogrammi di emissioni di anidride carbonica rispetto alla rete elettrica. Per proprietari di case, agricoltori o progettisti di impianti solari, ciò suggerisce che scegliere con cura l’altezza di montaggio — intorno a 1,1 metri in condizioni simili a quelle dello studio — offre un modo a basso costo per ottenere più energia e affidabilità dalla tecnologia esistente. È un promemoria che, nella spinta verso l’energia pulita, i piccoli dettagli ingegneristici possono sommarsi silenziosamente a guadagni significativi sia per il portafoglio sia per il clima.

Citazione: Altaye, A.T., Farkas, I. & Víg, P. Analysis of effects of elevation on the power output and efficiency of ground-mounted photovoltaic modules. Sci Rep 16, 6311 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37413-1

Parole chiave: pannelli solari, sistemi fotovoltaici, altezza di montaggio, efficienza energetica, progettazione delle energie rinnovabili