La radiazione solare e il suo ruolo nella produzione dell'energia

La radiazione solare globale è definita come l'energia elettromagnetica che cade sulla superficie terrestre su una superficie orizzontale unitaria per unità di tempo. L'aggettivo "solare" indica che la porzione di spettro occupata dalla radiazione è quella dove sta la maggior parte della radiazione emessa dal sole, cioè dall'ultravioletto al vicino infrarosso.

La radiazione solare globale, ha una variabilità di tipo astronomico, legata allo spostamento del sole rispetto alla località interessata nelle 24 ore e durante l'anno. L'altra variabilità, molto meno prevedibile, è legata ai fenomeni atmosferici che provocano in vari modi l'attenuazione della radiazione: le nubi, la diversa concentrazione di alcuni gas, come il vapore acqueo e degli aerosol.

Mentre la variabilità astronomica può essere calcolata con sufficiente e abbondante precisione, l'influenza atmosferica sulla radiazione globale può essere valutata solo con misurazioni al suolo o da satellite e con simulazioni di modelli atmosferici abbastanza più complessi.

La radiazione solare globale è definita all'interno di tutto l'angolo solido corrispondente alla semisfera rivolta verso l'alto, la radiazione solare diretta è invece definita come l'energia in arrivo sulla superficie terrestre direttamente dal sole, su una superficie ortogonale alla direzione dei raggi. Questa grandezza serve a valutare l'energia in arrivo sulle centrali solari a concentrazione, cioè quelle che hanno un sistema ottico per focalizzare la radiazione su una piccola superficie costituita da un sistema di conversione termico o una cella fotovoltaica.

Per un certo tipo di impianti PV è interessante inoltre la distribuzione spettrale della radiazione, ad esempio frazione UV rispetto a VIS e IR.

Per quanto riguarda la stima della producibilità di un sito oggi si hanno a disposizione sull’Italia poche informazioni: l’Atlante Solare dell’ENEA prodotto con soli 5 anni (1994-1999) di dati e poco altro.

Quanti anni di misure ci vogliono per stabilire la producibilità di un sito?

Un indice climatico legato alla radiazione solare può essere definito come il numero di giorni di cielo sereno in una certa località.
Tale indice è stato calcolato dal 1951 al 2005 per alcune stazioni della Pianura Padana centrale, quelle in figura; i dati originali di copertura sono forniti dal Servizio Meteorologico dell'Aeronautica, le elaborazioni sono state fatte dall'autore.
Nella figura successiva si vede il grafico della serie storica della percentuale annuale di giorni sereni. Si può notare come la variabilità interannuale vada dal 15 al 30 % di giorni di cielo sereno. Inoltre è visibile un trend positivo che sembra aumentare la sua pendenza negli ultimi dieci anni.