L’influenza delle nubi: i dati ENEA

L’ENEA ha sviluppato sin dai primi anni Novanta del secolo scorso, una procedura di calcolo per ricavare indici utili di nuvolosità dalle immagini satellitari fornite dal satellite Meteosat dell’European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT).

Questo lavoro ha condotto alla pubblicazione e messa in rete di ClisunArchivio Climatico ENEA DBT che contiene le mappe della radiazione globale giornaliera media mensile 1994-1999 e i valori stimati per 1614 località uniformemente distribuite sul territorio italiano. Tali valori sono stati confrontati con quelli ottenuti dai dati misurati a terra dalle stazioni dell’ufficio centrale di Meteorologia dell’Aeronautico Militare Italiana e della Rete Agrometeorologica nazionale del Ministero per le Politiche Agricole.

Il lavoro è proseguito con l’aggiornamento dei dati al periodo più recente 2006-2011. Dai dati Meteosat, come risultato finale, un algoritmo traduce il dato di copertura nuvolosa di ciascun pixel di un’immagine, in quello della radiazione. In particolare: la DNI (Direct Normal Irradiance - irradiazione diretta sul piano perpendicolare); la radiazione globale orizzontale; orarie, giornaliere, mensili, annue, e medie pluriennali. La risoluzione spaziale è tale che un pixel corrisponde a una superficie di 1,2 x 1,2 km2 circa. Le immagini di partenza – relative al periodo dal 2006 al 2011 – sono state acquisite con frequenza pari a una ogni 15 minuti. Infine, il passaggio finale del calcolo consiste nella estrazione dei dati registrati nelle mappe così ottenute, in corrispondenza della posizione geografica della località d’interesse. È intuibile il vantaggio della disponibilità di mappe rispetto alle misurazioni a terra: per motivi pratici, queste ultime possono effettuarsi in un numero necessariamente limitato di stazioni, mentre le prime – se correttamente georeferenziate – permettono di estrarne i dati virtualmente per qualunque località della superficie terrestre rappresentata.

I risultati di questa complessa mappatura sotto il profilo radiativo sono fruibili in rete anche attraverso il sito ENEA Solaritaly – Atlante italiano della radiazione solare. Inaugurato a settembre 2006 è molto “visitato”: infatti, dalla home page transitano in media 200 utenti al giorno – numero che comprende anche i periodi estivi e quelli festivi – ma la frequentazione è ancora più assidua se si tiene conto del fatto che gli utenti abituali preferiscono accedere direttamente alle pagine di loro interesse senza passare da quella principale. Ad esempio, la sezione deputata alla fornitura dei calcoli online è stata utilizzata da oltre 660 mila “calcolatori” nel periodo che va da maggio 2007 alla fine del 2012, con una media di oltre 300 al giorno. Il sito ospita una sezione dedicata alla previsione della radiazione diretta normale (DNI), della diffusa (Diff. - Diffuse Irradiance) e della globale (GHI – Global Irradiance) sul piano orizzontale (Horizontal) in alcune località italiane, con orizzonte di previsione da poche ore a tre giorni, e la possibilità per la località dove si trova il Centro Ricerche della Casaccia di confrontare in tempo reale le stime previste e le misure effettive.
Il sito ospita anche strumenti di calcolo online per richiedere la radiazione globale giornaliera media mensile e quella annua, relativa a superfici captanti comunque orientate in qualsivoglia località italiana. La sezione di calcolo viene incontro alle esigenze di tutti quegli operatori che hanno necessità di valutare l’energia solare incidente su piani inclinati. Nelle applicazioni energetiche occorre infatti calcolare la quantità di radiazione ‘disponibile’ sulla superficie captante dell’impianto, ma questa non è necessariamente disposta orizzontalmente: anzi, il suo orientamento è di volta in volta stabilito o per ottimizzare l’efficienza di captazione (come ad esempio per i pannelli fotovoltaici, disposti con un angolo d’inclinazione compreso fra 30° e 45° gradi e orientati preferibilmente in direzione Sud o Sud-Est) o imposta da vincoli costruttivi, come accade per le pareti (vetrate) verticali degli edifici. Infine nei sistemi a inseguimento la direzione della superficie ricevente varia continuamente per ‘inseguire’ nella maniera più efficace la posizione del Sole nel suo cammino diurno (tale movimento può essere realizzato mediante una rotazione intorno ad uno o due assi; nel secondo caso l’inseguimento si realizza in maniera perfetta in quanto si riesce a mantenere la superficie costantemente perpendicolare alla direzione dei raggi solari). Un’ultima possibilità offerta dalla procedura online riguarda l’eventuale presenza di ostacoli che per alcune ore del giorno possano schermare i raggi solari diretti sulla superficie ricevente (a causa di un’orografia particolare del terreno, ad esempio colline, o per la presenza di manufatti come edifici vicini). In questo caso occorre conoscere preventivamente l’intervallo diurno – più breve – in cui i raggi solari diretti ‘investono’ effettivamente la superficie, perché la procedura ne tenga debito conto nel calcolo. C’è da precisare che i dati tuttora fruibili online si riferiscono a un periodo non molto recente sebbene statisticamente significativo (dal 1994 al 1999) ma è previsto a breve l’aggiornamento con i risultati relativi alle elaborazioni degli ultimi anni (dal 2006 al 2011).

La figura seguente mostra l’estratto di una pagina di Solaritaly con l’esempio di un calcolo della radiazione solare richiesto online. La pagina riassume i dati immessi dall'utente, mostra i risultati del calcolo e offre la possibilità di 'scaricare' un file in un formato facilmente importabile negli usuali programmi per fogli di calcolo. L’utente ha indicato le coordinate geografiche della città di Roma e richiesto il calcolo per una parete verticale (inclinazione=90°) orientata a Sud (azimut=0°); inoltre, è stato intenzionalmente imposto per i mesi di aprile, maggio, luglio e ottobre la presenza di ostacoli che si interpongono fra Sole e superficie captante, con l'indicazione degli intervalli temporali relativi. I risultati sono espressi in MJ/m2 ma è possibile richiederli in kWh/m2, che è l’unità di misura più utilizzata in ambito tecnico.

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