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Problematiche degli impianti

Problematiche degli impianti


1) L'effetto PID

Se dopo pochi anni di funzionamento del nostro impianto fotovoltaico riscontriamo un sensibile calo nella produzione di energia elettrica, la causa potrebbe risiedere nell'effetto PID, un fenomeno che incide negativamente sulle prestazioni del sistema e sul quale occorre intervenire subito.

Ma di che si tratta esattamente?

Il PID (Potential Induced Degradation) consiste in un degrado delle prestazioni dei pannelli solari causato dall'esposizione del sistema ad un potenziale esterno, che genera una corrente di dispersione verso terra andando ad intaccare l'effetto fotovoltaico. La cause non sono ancora del tutto chiare, ma sembra che tra i fattori scatenanti vi siano umidità e temperature elevate, associate all'applicazione di tensione negativa.

I produttori considerano l'effetto PID una delle principali cause di perdita di rendimento dell'impianto fotovoltaico, dato che può determinare un calo di produttività fino a oltre il 50%. Con ripercussioni tangibili per il ritorno del nostro investimento.

Il problema interessa sia le celle fotovoltaiche di tipo cristallino che quelle a film sottile. La degradazione che deriva dall'esposizione del sistema a tale potenziale esterno può essere reversibile o irreversibile: nel primo caso si parla di polarizzazione, mentre nel secondo di elettrocorrosione.

La soluzione

Fortunatamente, rimediare all'effetto PID è possibile. Alcuni produttori di moduli fotovoltaici hanno limitato il problema ricorrendo a resine isolanti e sigillanti per la parte posteriore dei moduli. Ma l'approccio più efficace consiste nell'agire a livello di architettura di sistema, eliminando il potenziale esterno ai pannelli fotovoltaici mediante la messa a terra del polo negativo della stringa fotovoltaica.

2) Il fenomeno dell'Hot-Spot

Il fenomeno dell'Hot-Spot si verifica quando l'impianto fotovoltaico è soggetto ad ombreggiamenti parziali o alcune celle risultano sporche. A tali condizioni, anche in presenza di uno scarso irraggiamento, si verifica un aumento considerevole della temperatura sui moduli interessati, che possono arrivare a superare anche i 100° C intaccando le prestazioni dell'intero impianto (questo avviene perché se una singola cella smette di produrre energia si comporta come un diodo polarizzato inversamente, trovandosi così a dissipare la potenza generata dalle restanti celle del modulo). La cella in questione va incontro ad un degrado precoce; nei casi peggiori risulta compromessa e può arrivare anche ad incendiarsi.

Come identificare e risolvere il problema

Per verificare se un impianto fotovoltaico è soggetto a fenomeni di Hot-Spot è necessario individuare eventuali anomalie termiche, con la presenza di punti caldi e di eccessiva polarizzazione. Si procede quindi con controlli visivi e strumentali, a cominciare dall'analisi termografica dei moduli fotovoltaici. Una volta individuate eventuali criticità, si verificano le prestazioni modulo fotovoltaico misurando la curva corrente-tensione I-V. I moduli compromessi dall'esposizione alle alte temperature vanno sostituiti il prima possibile per porre rimedio al calo di produttività dell'impianto ed evitare di incorrere in danni più gravi.

3) Mismatch dei moduli fotovoltaici

Tra i fenomeni che possono incidere negativamente sulla produzione di energia elettrica nei pannelli solari troviamo il Mismatch, che si verifica normalmente in tutte le tipologie di impianto. Questo avviene perché i singoli moduli fotovoltaici non hanno le stesse proprietà elettriche o sono esposti a diverse condizioni ambientali, pertanto possono avere rendimenti diversi. Essendo però collegati in serie, la produzione di ciascun pannello si adegua spontaneamente a quella del più debole. Dunque, l'energia ottenuta nel complesso dall'intero sistema sarà pari alla quantità prodotta dal pannello più debole moltiplicata per il numero dei pannelli.

In buona sostanza, l'intera serie dei pannelli può essere limitata dal funzionamento di un singolo modulo meno prestante. Si stima che, in un impianto nuovo e non ombreggiato, il Mismatch comporti una perdita di energia di norma tra il 4 e il 7%. Nel momento in cui il fenomeno dovesse comportare perdite di energia ben più consistenti, si rende necessario un intervento da parte di tecnici specializzati che sapranno adottare la soluzione più idonea.

La prima cosa da fare è identificare le cause. Il Mismatch tra le celle di un impianto fotovoltaico può essere determinato da numerosi fattori, come differenze di temperatura tra i moduli, una distribuzione non uniforme dello sporco sulla superficie, diodi di bypass difettosi, cadute di tensione sulle linee di collegamento tra le stringhe e gli inverter o picchi di potenza dovuti al passaggio di nuvole sopra l'impianto.

Ma cosa si può fare per ovviare al problema?

Per ridurre gli effetti del Mismatch è possibile disaccoppiare i pannelli in modo che non si influenzino negativamente a vicenda. Alcune case produttrici prevedono l'inserimento di diodi di bypass che evitano la formazione di Hot-Spot e limitano la disomogeneità tra le celle fotovoltaiche. Altrettanto importante è una corretta installazione dell'impianto, che raggruppi i moduli con caratteristiche elettriche analoghe.

Se invece il Mismatch è legato al diverso stato di usura dei moduli nel corso del tempo, in fase di manutenzione straordinaria si potrà studiare una riconfigurazione con stringhe più omogenee, in modo da ottimizzare la resa complessiva dell'impianto.

4) Bava di lumaca (Snail Trails)

La “bava di lumaca” è un effetto visivo molto comune sui pannelli fotovoltaici. Si presenta sotto forma di scie scure, simili appunto a quelle lasciate dalle lumache, che compaiono sulla superficie dei moduli in silicio cristallino a causa dello scolorimento localizzato dei contatti in argento. I segni si possono riscontrare dopo alcuni mesi o dopo qualche anno dall'installazione dell'impianto, a seguito di un'esposizione prolungata agli agenti atmosferici.

Le cause del fenomeno

Come accennato, a provocare le bave di lumaca sono agenti atmosferici quali raggi UV, umidità e alte temperature. Le scie appaiono in corrispondenza di micro-fratture sulla superficie delle celle: l'umidità penetra attraverso il backsheet del modulo e si diffonde verso il lato anteriore depositandosi nelle fessure. Succede così che gli ioni di argento, reagendo chimicamente con composti presenti nell'EVA (acetato vinil-etilenico), formano le particelle metalliche che danno luogo all'alterazione cromatica sui pannelli.

Gli effetti

Nell'immediato l'effetto bava di lumaca non rappresenta un problema di grave entità. Le scie scure non hanno di per sé conseguenze tangibili, anche se le micro-fratture da cui sono causate possono comportare una riduzione dell'efficienza, nonché un incremento della porosità nei contatti metallici.

Per una stima precisa sull'impatto di questo fenomeno sull'impianto fotovoltaico è consigliabile far eseguire un'analisi da parte di tecnici specializzati. OMNIA SRL Professional Advisor è in grado di effettuare questo tipo di prove per valutare il problema e proporre la soluzione più efficace.


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