Per capire le opzioni disponibili nella scelta tra un piranometro a termopila e una cella fotovoltaica, ecco prima una rapida introduzione.
Il classico piranometro a termopila utilizza due serie di termocoppie per misurare la differenza di temperatura tra la serie esposta al sole e quella all’ombra.
Ciò fornisce misurazioni estremamente lineari su una banda molto ampia dello spettro solare, rendendolo uno strumento di misura ideale per le stazioni meteorologiche.
D’altra parte, un piranometro fotovoltaico si basa su una cella fotovoltaica e quindi è più adatto a monitorare con precisione le prestazioni di un impianto fotovoltaico.
Questo per due motivi:
-> I piranometri fotovoltaici misurano la stessa banda dello spettro solare che un modulo fotovoltaico può convertire in energia elettrica.
Al contrario, la banda ad ampio spettro misurata da un piranometro a termopila non può essere convertita in energia da una cella di silicio cristallino.
-> La superficie di cattura è piana, come quella di un modulo fotovoltaico (e può anche utilizzare il vetro del modulo fotovoltaico).
Un piranometro a termopila, d’altra parte, ha una superficie emisferica per catturare la luce.
L’unico fattore a favore dei piranometri a termopila sarebbe la loro bassa deriva strumentale [1].
Tuttavia, oggi tutti i piranometri per celle fotovoltaiche di buona qualità utilizzano celle trattate per garantire livelli simili di deriva strumentale, anche per lunghi periodi di tempo.
Grafico A: spettro di lettura di un piranometro a termopila (area gialla).
Grafico B: spettro di lettura di un piranometro a celle fotovoltaiche (area gialla), corrispondente allo spettro che un modulo fotovoltaico può convertire in energia.
In sostanza, un piranometro a celle fotovoltaiche permette una maggiore precisione nel calcolo delle prestazioni di un impianto fotovoltaico per il semplice fatto che comportandosi come un modulo fotovoltaico ideale, restituisce il massimo valore energetico che si può produrre.
Una lettura più ampia dello spettro non solo è inutile, ma può influenzare la valutazione dell’efficienza dell’impianto.
Pensiamo ad esempio a un visore a infrarossi che rileva uno spettro infrarosso più ampio: non sarebbe utile in quanto non permetterebbe di vedere chiaramente le forme definite dall’infrarosso.
Significativo è anche il fatto che l’Istituto Fraunhofer per i Sistemi di Energia Solare ISE, per caratterizzare le celle fotovoltaiche e calcolarne la potenza, utilizza come riferimento un sensore di celle fotovoltaiche sviluppato secondo gli standard internazionali World PV Scale (WPVS).
Il World PV Scale Standard (WPVS) è uno standard riconosciuto a livello internazionale per la calibrazione delle celle di riferimento utilizzate nella caratterizzazione di celle e moduli solari.
Queste celle vengono utilizzate per calibrare i sensori di irraggiamento che contengono celle fotovoltaiche.
Si prega di notare che per essere conformi allo standard WPVS e allo standard IEC 60904-2, le celle contenute nei sensori di irraggiamento devono soddisfare un’ampia gamma di criteri ottici, elettrici e fisici ed essere calibrate secondo lo standard internazionale IEC 60904-2.
