Luce diretta e diffusa: perché produci col cielo coperto

Una delle domande più frequenti di chi ha appena messo il fotovoltaico sul tetto è: “i miei pannelli producono qualcosa quando è nuvolo?”. La risposta è sì, e a volte molto più di quanto ti aspetti. Per capire perché devi sapere che la luce che arriva sul tuo tetto non è una cosa sola. Sono tre.

Le tre componenti della radiazione solare

Ogni watt di energia solare che colpisce il tuo modulo ci arriva lungo uno di tre percorsi.

Irradianza diretta normale (DNI)

È la luce che viaggia in linea retta dal sole al tuo pannello senza essere diffusa né assorbita. In una giornata limpida è la componente dominante: la luce che proietta ombre nette, scalda le superfici e ti costringe a socchiudere gli occhi.

Una precisazione sul nome, perché in italiano “normale” trae in inganno: qui non significa “ordinaria”, ma “perpendicolare ai raggi”. La DNI si misura su una superficie messa esattamente di fronte al sole.

La DNI è fortemente direzionale. Dipende in modo netto dall’angolo tra il tuo modulo e il sole. I pannelli puntati direttamente verso il sole ricevono il massimo della DNI; quelli inclinati di traverso ne ricevono proporzionalmente meno, secondo la legge del coseno.

In una giornata perfettamente limpida, a mezzogiorno solare e alle latitudini italiane, la DNI può superare gli 800-900 W/m² su una superficie perpendicolare ai raggi.

Irradianza diffusa orizzontale (DHI)

È la luce solare che è stata diffusa dall’atmosfera: dalle molecole d’aria (scattering di Rayleigh), dagli aerosol (polveri, inquinamento) e soprattutto dalle nuvole. Invece di arrivare da una sola direzione, la luce diffusa arriva da tutta la volta celeste.

Con cielo sereno la DHI è relativamente modesta, dell’ordine di 80-150 W/m². Ma in una giornata coperta diventa l’unica sorgente di irradianza, e può comunque valere 100-300 W/m² a seconda dello spessore e del tipo di nubi.

È per questo che i tuoi pannelli producono anche quando il cielo è chiuso. Anche quando le nubi bloccano ogni traccia di luce diretta, il cielo continua a diffondere luce verso il basso da tutte le direzioni.

Irradianza riflessa dal suolo

La terza componente è la luce che rimbalza sul terreno o sulle superfici circostanti prima di colpire il modulo. È più piccola delle altre due, ma non trascurabile, soprattutto se i pannelli sono inclinati (intercettano più luce riflessa) e se il suolo è molto riflettente.

La neve fresca riflette il 60-80% della luce incidente. L’erba verde circa il 20%. Terreno scuro o asfalto: il 10-15%. Sulle Alpi e sull’Appennino, con manto nevoso al suolo, la componente riflessa può dare un contributo tutt’altro che marginale alla produzione invernale.

La riflettività del suolo si chiama albedo, e in un post successivo vedremo quanto pesa a seconda di dove ti trovi.

GHI: il numero che di solito vedi

Quasi tutte le stazioni meteo e le fonti di dati solari pubblicano l’irradianza globale orizzontale (GHI), cioè la potenza solare totale che cade su una superficie piana orizzontale. La GHI è semplicemente:

GHI = DNI × cos(angolo zenitale) + DHI

È la grandezza standard, ma non è quella che riceve il tuo pannello inclinato. Per passare dalla GHI all’irradianza sul tuo piano serve un modello di trasposizione: un passaggio matematico che separa le componenti e le ricombina per l’orientamento dei tuoi moduli. Ne parliamo in un post dedicato.

Come il rapporto tra le componenti cambia tutto

La ripartizione tra radiazione diretta e diffusa varia moltissimo con le condizioni del cielo, ed è qui che la previsione diventa interessante.

Cielo sereno: 70-85% diretta, 15-30% diffusa. L’orientamento dei moduli pesa moltissimo.

Poco nuvoloso: 30-60% diretta, 40-70% diffusa. Oscillazioni violente al passaggio delle nubi: puoi vedere la potenza variare del 50% nel giro di qualche minuto.

Cielo coperto: 0-10% diretta, 90-100% diffusa. L’inclinazione conta molto meno, perché la luce arriva da ogni direzione. Un modulo in piano e uno a 35° ricevono quantità simili.

Nubi alte e sottili (cirri): 50-70% diretta, 30-50% diffusa. Funzionano come un filtro naturale: abbassano dolcemente la DNI e alzano la DHI.

Da qui una conseguenza pratica: nei climi con molte giornate coperte (pensa alla Pianura Padana a novembre) l’inclinazione ottimale reale è un po’ più bassa di quella che suggerirebbe un calcolo fatto a cielo sereno, perché quello che stai raccogliendo è soprattutto luce diffusa.

La sorpresa delle giornate nuvolose

In alcune giornate poco nuvolose puoi vedere la potenza istantanea salire sopra il valore a cielo sereno. Si chiama cloud enhancement, cioè esaltazione da nube: la luce riflessa dai bordi delle nuvole si somma alla radiazione diretta e crea per pochi istanti livelli di irradianza superiori a quelli possibili con cielo perfettamente limpido.

È un fenomeno reale e ben documentato in letteratura. L’inverter può segnalare per qualche minuto una potenza superiore a quella nominale dei moduli. Non è un errore di misura: è la fisica che per una volta gioca a tuo favore.

Perché tutto questo conta per la previsione

Un modello che prevede solo “quanta luce totale” senza scomporla in componente diretta e diffusa commette errori sistematici:

Sovrastima la produzione nelle giornate coperte per i moduli molto inclinati, che perdono buona parte della luce diffusa proveniente dalla porzione opposta di cielo.

Sottostima la produzione nelle giornate coperte per i moduli più piatti, che raccolgono la luce diffusa in modo efficiente da tutta la volta celeste.

E manca completamente la volatilità del poco nuvoloso, quella che produce le oscillazioni rapide di potenza.

Volcast affronta il problema modellando ogni componente separatamente. La previsione meteo fornisce nuvolosità e dati atmosferici; il motore fisico scompone il tutto in DNI e DHI; il modello di trasposizione porta questi valori sul tuo piano inclinato; il modello fotovoltaico calcola la potenza elettrica che ne risulta.

È più complicato di una tabella di conversione, ma è il modo in cui la fisica funziona davvero. Ed è il motivo per cui la previsione resta attendibile sia che la giornata sia serena, sia che sia coperta, sia che sia un caotico misto delle due.