Un gruppo di ricercatori dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e dell’Istituto WSL per la ricerca su neve e valanghe (SLF) ha sviluppato un modello per ottimizzare la progettazione dei sistemi fotovoltaici in ambiente alpino. Lo studio, condotto in collaborazione con l’azienda austriaca Ehoch2, mira a migliorare le prestazioni invernali degli impianti solari che utilizzano la struttura Helioplant, una soluzione brevettata per ridurre l’accumulo di neve sui pannelli.
La sfida della neve negli impianti fotovoltaici alpini
Gli impianti fotovoltaici alpini hanno mostrato un forte potenziale di produzione elettrica in inverno, grazie alla riflessione della luce solare sulla neve. Tuttavia, “sebbene ciò contribuisca a migliorare la cattura dell’energia, la neve può anche creare problemi coprendo o seppellendo i pannelli solari, causando perdite o danni“, ha dichiarato a pv magazine Océane Hames, co-autrice della ricerca.
Proprio per mitigare questi rischi, i ricercatori svizzeri hanno analizzato le prestazioni della struttura verticale Helioplant, ideata per limitare naturalmente l’accumulo nevoso. Il sistema presenta una struttura portante a croce, con quattro “ali” solari disposte in modo da favorire lo scivolamento della neve e impedirne il deposito nell’area interna. Per testarne l’efficacia, i ricercatori hanno utilizzato Snowbedfoam, un modello computazionale basato sulla dinamica dei fluidi (CFD) che consente di simulare il trasporto della neve e il suo impatto su strutture fisiche.
“È la prima volta che un modello così dettagliato si applica alle strutture dei pannelli solari. Le simulazioni dell’analisi di sensibilità sono state specificamente progettate per fornire ai professionisti messaggi chiave, o linee guida, su come pianificare questo tipo di struttura“, ha spiegato Hames.
Dalle simulazioni alle buone pratiche per il fotovoltaico alpino
Le simulazioni, combinate con osservazioni reali raccolte in un sito sperimentale a Gondo, in Svizzera, hanno permesso di definire alcuni parametri chiave, come altezza da terra, orientamento rispetto al vento e distanza tra le strutture. Tutti elementi che incidono sull’accumulo e sul distacco della neve.
I test sperimentali condotti sul campo hanno poi confermato le ipotesi teoriche, evidenziando che un’altezza minima di 60 centimetri dal suolo e un allineamento con la direzione dei venti dominanti riducono in modo significativo la formazione di cumuli nevosi. Lo studio ha inoltre messo in luce l’importanza della disposizione dei moduli: quando i pannelli sono installati troppo vicini, il vento non riesce a disperdere la neve tra le strutture, favorendone l’accumulo. Al contrario, una maggiore spaziatura e un orientamento coerente con il flusso del vento creano un effetto autopulente naturale, migliorando la resa e la durabilità complessiva dell’impianto.
Secondo gli autori, lo studio conferma l’importanza di combinare modelli CFD e test su piccola scala per ottimizzare il passaggio da impianti sperimentali a centrali alpine su larga scala. Inoltre, le metodologie sviluppate non si limitano alla struttura Helioplant: possono essere applicate a qualsiasi tipo di montaggio fotovoltaico, anche tradizionale.
Il team di ricerca sta ora lavorando a una nuova fase sperimentale, con l’obiettivo di correlare i modelli di accumulo della neve alle perdite effettive di produzione elettrica, estendendo lo studio anche a terreni più complessi e irregolari.
