Surriscaldamento pannelli solari: perché conta l'intercapedine sotto i moduli

Ogni estate si ripete la stessa scena. Il sole picchia, il tetto sembra offrire condizioni ideali e il portale di monitoraggio mostra una giornata sotto il livello di un giorno di maggio più fresco e più nuvoloso. La maggior parte dei proprietari alza le spalle e dà la colpa al caldo. Hanno ragione a metà. Il calore costa potenza, e nessun prodotto sul mercato modifica questa fisica. Ma una quota non trascurabile del calore trattenuto da un impianto in copertura non è meteorologia: è aria ferma, in uno spazio di pochi centimetri che nessuno ha più guardato dal giorno della messa in servizio.

Tutto ciò che segue riguarda i tetti a falda con un bordo inferiore del modulo ben definito, che è la configurazione per cui PV Protector® è progettato. Gli impianti su tetto piano con zavorra, gli impianti a terra e l'agrivoltaico si comportano diversamente dal punto di vista termico e restano fuori da questo articolo.

Surriscaldamento pannelli solari: due fattori che si moltiplicano

Il termine surriscaldamento pannelli solari racchiude in realtà due fenomeni distinti, e i proprietari pensano di solito soltanto al primo.

Il primo è la fisica della cella. Il silicio perde potenza man mano che si scalda. Il riferimento di PVEducation sull'effetto della temperatura sulle celle solari colloca la riduzione della potenza massima intorno allo 0,4–0,5 % per °C per il silicio. Per i vostri moduli specifici il dato che conta è sulla scheda tecnica: il coefficiente di temperatura di Pmax. I moduli recenti mostrano di norma un valore più favorevole rispetto alla cifra generica a livello di cella. Basta consultarlo una volta, perché è quel coefficiente a trasformare i gradi in chilowattora persi.

Il secondo fattore è la temperatura che il modulo raggiunge davvero. Non è la temperatura dell'aria e non è un valore fissato dal meteo da solo. Un modulo immerso in aria a 30 °C non è un modulo a 30 °C. Assorbe radiazione, ne converte una frazione e cede il resto come calore attraverso il vetro frontale e la faccia posteriore. Quanto bene ceda calore dal retro dipende unicamente dalla possibilità dell'aria di muoversi lì.

Proprio su questo secondo fattore si può intervenire. Ed è anche quello che peggiora negli anni senza che nessuno se ne accorga.

L'intercapedine dietro i moduli non è un dettaglio estetico

I profili di montaggio non si limitano a fissare i moduli: li tengono distanziati dal manto di copertura. Così l'aria calda può salire dietro il campo mentre dal bordo inferiore entra aria più fresca. È un camino, e funziona perché è aperto a entrambe le estremità.

Quanto pesi questo aspetto non è materia di opinioni. Il diffuso modello di temperatura del modulo dei Sandia National Laboratories stima la temperatura del modulo a partire da irraggiamento, temperatura ambiente e velocità del vento tramite coefficienti ricavati empiricamente, e pubblica una coppia di coefficienti diversa per ciascuna configurazione di posa. Per un modulo vetro-vetro il modello usa a = −3,47 e b = −0,0594 su struttura aperta, ma a = −2,98 e b = −0,0471 con posa aderente alla copertura.

Applicando quei coefficienti pubblicati a 1000 W/m² di irraggiamento e 1 m/s di vento, il modello colloca il modulo su struttura aperta a circa 29 °C sopra l'ambiente e quello aderente alla copertura a circa 48 °C sopra. Due precisazioni servono, altrimenti il numero viene usato male. Primo: è un output di modello riferito a intere famiglie di posa, non una misura rilevata su un tetto reale. Secondo: non dice nulla sui nidi di uccelli. Ciò che questa fonte pubblica e documentata dimostra è che il movimento dell'aria dietro il modulo è una variabile di primo ordine per la sua temperatura di esercizio, con lo stesso sole e nello stesso giorno.

Che ruolo ha un nido in questo quadro

Un nido non nasce in un punto qualsiasi. Gli uccelli scelgono la cavità calda, riparata e senza vento sotto il bordo inferiore del campo proprio perché è calda, riparata e senza vento: scelgono cioè esattamente il volume che la struttura ha creato per la ventilazione.

Sulla direzione dell'effetto non si discute. Materiale di nidificazione, piume e guano accumulato occupano l'intercapedine posteriore, e tutto ciò che occupa quello spazio riduce il movimento d'aria su cui l'impianto è stato dimensionato. Quello che nessuno può darvi onestamente è un numero. Non esiste una misura pubblicata del tipo «un nido alza la temperatura del modulo di X °C», perché la risposta dipende da quanto materiale è compattato, da dove si trova, dalle dimensioni del campo, dalla pendenza del tetto e dal vento di quel pomeriggio. Chi vi indica un valore preciso sta stimando.

Su cosa si può invece ragionare è la localizzazione dell'effetto. L'ostruzione è raramente uniforme. Uno o due moduli sopra un nido consolidato si trovano sopra una cavità tappata mentre il resto del campo respira normalmente, e questo produce un punto caldo localizzato più che un calo omogeneo dell'intero impianto. È anche il motivo per cui una stringa costantemente sotto le vicine merita un'indagine invece di una scrollata di spalle. La stessa cavità raccoglie inoltre foglie, pulviscolo e altri detriti anche su tetti senza alcuna attività di volatili.

Rimuovere un nido è prima di tutto una questione giuridica

È il punto che sorprende i proprietari, ed è il motivo per cui «saliamo e lo togliamo» è un cattivo consiglio.

A livello europeo la direttiva 2009/147/CE, nota come direttiva Uccelli, istituisce un regime generale di protezione delle specie di uccelli selvatici che comprende il divieto di distruggere o danneggiare deliberatamente nidi e uova. Ogni Stato membro recepisce quel quadro nel proprio ordinamento e in Italia l'applicazione operativa passa anche dalla Regione competente sul territorio.

In pratica una domanda ne diventa tre. Il nido è occupato? Quale specie lo ha costruito, e si riesce davvero a stabilirlo da una scala? E cosa risponde l'autorità competente in quel territorio?

La regola utilizzabile per un proprietario sta in due frasi. Una cavità vuota è una decisione di manutenzione. Un nido occupato è una questione di diritto, e la risposta prudente è attendere la fine del periodo riproduttivo e verificare con l'ente competente prima di toccare qualsiasi cosa. Spostare mezza giornata di lavoro costa poco. Sbagliare specie costa molto di più.

Liberare una volta e poi mantenere libero

La pulizia ripristina la ventilazione, ma non rende la cavità meno attraente. Gli uccelli tornano nei siti che hanno funzionato, e un impianto liberato a settembre senza altre modifiche torna disponibile a marzo. È il circolo in cui restano intrappolati molti proprietari: a ogni giro un nuovo costo di accesso, un'altra estate con ventilazione ridotta e un'altra domanda sui tempi consentiti dalla norma.

A interrompere il ciclo è la chiusura permanente del perimetro. PV Protector® lo fa con tre componenti progettati per questo. I Perimeter Segments sono in HDPE con gli stabilizzanti UV 944 e 622 e chiudono il bordo aperto sotto i moduli; sono disponibili in due altezze, 150 mm (Standard) e 200 mm (Extended). I C-Clips, stampati in PC+ABS stabilizzato ai raggi UV, agganciano i segmenti a telai di modulo da 30, 35 e 40 mm, senza attrezzi, senza forare il telaio e quindi senza dubbi sulla garanzia del modulo. I Cable Ties in PA66 stabilizzato ai raggi UV fissano l'insieme lungo tutto il bordo. Il sistema è coperto da una garanzia di 10 anni secondo la specifica del produttore ed è concepito esclusivamente per tetti a falda con bordo inferiore del modulo definito.

L'intento progettuale conta quanto la lista dei materiali: il perimetro viene chiuso agli uccelli mentre il percorso di ventilazione resta un percorso di ventilazione. L'obiettivo è una cavità vuota, non un giunto sigillato.

Cosa può verificare un proprietario senza salire sul tetto

La parte più utile della diagnosi si fa da terra o davanti a uno schermo.

- Confrontare cose confrontabili. Mettete una giornata limpida di agosto accanto a una giornata limpida di agosto dell'anno precedente, non accanto a maggio. Uno scarto anno su anno a irraggiamento simile dice molto più di uno scarto stagionale. - Cercare una stringa in ritardo. Un calo estivo uniforme è meteo. Una stringa stabilmente sotto le vicine indica qualcosa di locale: ombreggiamento, sporco o una cavità ostruita. - Fotografare la gronda da terra. Un telefono con zoom al massimo, o un binocolo, mostrano materiale di nidificazione, guano e piume sul bordo inferiore senza che nessuno debba arrampicarsi. - Osservare la linea di gronda all'alba. Voli ripetuti in entrata e in uscita dallo stesso punto sono il segnale più chiaro che la cavità è abitata e non semplicemente sporca. - Far eseguire una termografia se i dati restano anomali. Un'ispezione a infrarossi individua zone calde che il monitoraggio si limita a suggerire; come inserirla nel piano ordinario lo spieghiamo nella nostra guida alla manutenzione del fotovoltaico. - Pianificare l'intervento sulla stagione, non sulla fattura. La finestra per liberare e chiudere il perimetro la fissa il calendario riproduttivo locale; perché convenga muoversi prima dell'estate lo abbiamo raccontato altrove.

Il caldo è fisica, una cavità ostruita è una scelta

Agosto non si può raffreddare e il coefficiente di temperatura dei vostri moduli non si può cambiare. L'unica cosa che si decide è se l'intercapedine di ventilazione che la struttura ha pagato resta aperta oppure si riempie lentamente di materiale di nidificazione lungo un decennio di estati silenziose. La prima è clima. La seconda è manutenzione, ed è l'unica che si accumula, perché ogni anno con la cavità occupata somma ventilazione peggiore e una questione normativa da riaprire.

Rilevate una volta lo stato della faccia inferiore, liberatela nel momento giusto della stagione e chiudete il perimetro come si deve: dopo, la domanda non si ripresenta.

Per dimensionare la protezione dai volatili su un impianto in falda, o per parlare di condizioni per installatori e distributori, contattate il team PV Protector®.