Così si affronta l’invecchiamento dei parchi fotovoltaici

A Solar Asset Management Europe si parlerà di ottimizzazione degli asset fotovoltaici. Tra i casi studio che saranno messi in luce durante l’evento (9-10 novembre, Milano) c’è una ricerca condotta da una azienda italiana, Esapro, specializzata in servizi integrati per garantire la massima resa di sistemi energetici sostenibili. Ne parliamo con il direttore sales & marketing, Paolo Mason, che nella prima giornata di lavori esporrà il lavoro svolto in tema di analisi dell’invecchiamento degli impianti e dei possibili aspetti e problemi da considerare e da affrontare per mantenere elevate le performance dei parchi solari. In particolare, spiegherà le possibili contromisure per intervenire in tempo grazie a un particolare algoritmo, ideato dal gruppo Esapro.

Paolo Mason, direttore sales & marketing Esapro

Quali sono le principali evidenze della vostra ricerca?

La tecnologia fotovoltaica per “misurare” l’efficienza e la qualità di un impianto si è sempre basata finora sul PR (Performance Ratio), il principale parametro per misurare la resa effettiva media di un impianto fotovoltaico: esso indica il rapporto che si ottiene tra il valore di produzione registrato dall’impianto e il valore della produzione teorica dello stesso, mediato su un certo periodo di tempo. Tale parametro non è sempre idoneo in quanto non consente di valutare correttamente e tempestivamente anomalie legate perlopiù ai moduli fotovoltaici quali PID, Hot Spot e derating eccessivi o anomali, tanto in quanto non considera l’effetto temperatura sull’efficienza di conversione.
Da una ricerca condotta sugli impianti in nostra gestione, è emerso, infatti, che esistono svariate criticità, causate da diversi fattori legati, per esempio, a materiali scadenti o comunque basati su tecnologie rivelatesi poi inefficaci, progettazioni disattente, realizzazioni sommarie o in economia, mancata manutenzione.
Se per le cause indicate le tradizionali pratiche di analisi e verifica delle prestazioni possono sortire gli effetti attesi, altre problematiche necessitano di strumenti specialistici di analisi.
In tale ultimo ambito rientra l’effetto PID (Potential Induced Degradation), traducibile in italiano come “degradazione potenziale indotta”, dove la polarizzazione della cornice dei moduli genera una corrente di dispersione che disturba l’effetto fotovoltaico utile alla produzione di energia. Tale fenomeno si manifesta in una perdita di potenza che può raggiungere il 35% l’anno, che si aggiunge alle normali perdite dovute al derating naturale dei moduli.
Un altro fenomeno di invecchiamento anomalo riscontrato soltanto sui moduli fotovoltaici in silicio amorfo è l’effetto Stabler-Wronsky (causato da cambiamenti metastabili del silicio idrogenato) che può causare una perdita di potenza oscillante tra il 10 e il 30% annuo e che generalmente si manifesta già dai primi mesi di funzionamento dell’impianto.
Ancora si può pensare all’effetto cosiddetto Hot Spot: la cella affetta da hot-spot sistematico sarà soggetta a un invecchiamento precoce con una dissipazione di energia che genera il surriscaldamento della stessa che può portare o alla sua rottura ovvero, in casi estremi alla sua fusione con conseguente interruzione della produzione elettrica, generando anche il rischio di principi d’incendio.

Su cosa vi siete focalizzati in particolare?

Ci siamo quindi focalizzati, prima ancora che sul tema specifico in esame, sulle modalità di approccio a tale problematica puntando su un’intensa attività di ricerca e sviluppo volta a fornire strumenti innovativi di analisi. Si tratta, quindi, di un approccio scientifico in continua evoluzione. È nel DNA di Esapro, oltre che presupposto del nostro lavoro, tenere la produzione costantemente sotto controllo, così da riconoscere eventuali anomalie.
Dopo aver individuato nell’irraggiamento e nella temperatura ambientale i due driver principali correlati alla produzione fotovoltaica, abbiamo definito un nuovo indicatore: il CPRh (hourly Corrected Performance Ratio).
Tale indicatore permette di interpretare correttamente i dati di produzione, normalizzando gli effetti indotti sui moduli dalla temperatura e, pertanto, risulta idoneo per la sua applicazione indipendentemente dalle diverse ubicazioni possibili degli impianti.
Al contrario dei modelli utilizzati dalla maggior parte degli operatori del settore, per la correzione in temperatura del PR il CPRh utilizza la temperatura ambientale rilevata sull’area di ubicazione dell’impianto, parametro ritenuto più affidabile rispetto alla temperatura rilevata sul retro di un solo modulo. Grazie allo studio e gestione degli impianti più longevi, alcuni dei quali installati nel 2007, siamo riusciti a individuare delle curve – o negative pattern – che permettono di individuare tempestivamente l’inizio di delle eventuali anomalie.
Questo in definitiva ci permette di poter capire lo stato di salute di un impianto già da remoto, così da pianificare al meglio gli interventi e le migliorie.
L’algoritmo è talmente innovativo che è in corso la richiesta di brevetto a sua protezione.

Quali consigli utili può dare ai proprietari di grandi impianti fotovoltaici?

Adottare un sistema di monitoraggio completo, in grado di rendere possibili le analisi sopra accennate, che integri un ERP e un sistema di supervisione real time, così da poter gestire i dati in tempo reale, inviare allarmi e intervenire tempestivamente.
Affidarsi a professionisti dell’O&M che abbiano una comprovata esperienza e che investano in ricerca e sviluppo, abituati quindi ad operare avvalendosi delle migliori tecnologie.
E, infine, il più scontato: cercare di evitare fermi impianto dovuti a furti e danni favoriti da scarse misure di sicurezza.

Quanto da voi studiato ha analogie in altri Paesi europei oppure è peculiare all’Italia?

Le problematiche che affliggono gli impianti fotovoltaici, e in relazione alle quali abbiamo sviluppato i sistemi di analisi citati, trovano analogie anche negli altri Paesi europei dove ci sono state installazioni fotovoltaiche.
Le diverse condizioni ambientali che si possono riscontrare nei diversi Paesi impattano significativamente nella distribuzione delle diverse problematiche. Certamente strumenti di analisi sviluppati sul territorio italiano, che presenta una grande varietà morfologica/climatica, risultano idonei per la loro applicazione diffusa.
L’O&M è un insieme di attività a volte molto tecniche che non conoscono confini e sono perlopiù valide in tutto il mondo, perché è comune la tecnologia. La nostra esperienza sul mercato romeno, dove Esapro è tra i primi operatori di O&M in termini di potenza complessiva, ci ha permesso di verificare l’efficacia degli strumenti sviluppati.
In linea di massima ciò che è valido in Italia lo è anche in altri Paesi.