Riconfigurazione dinamica dei moduli fv: un’analisi dei benefici
Cosa fare se la centrale fotovoltaica inizia perdere d’efficienza prima del tempo? E come intervenire se la sostituzione in garanzia dei pannelli solari non è possibile? Secondo un nuovo studio di settore, in alcuni casi specifici, la riconfigurazione degli impianti fotovoltaici potrebbe avere senso dal punto di vista economico. E in altri potrebbe essere l’unica opzione possibile.
Per comprenderne a pieno le possibilità la ricercatrice Ruchita Korgaonkar e il professore Narendra Shiradkar dell’Indian Institute of Technology a Bombay, hanno elaborato un’analisi della fattibilità tecnico-economica concentrata sull’aumento delle prestazioni dei sistemi degradati attraverso la riposizionamento dei moduli.
Quando la riqualificazione non è possibile
“Sebbene i moduli fotovoltaici siano venduti con garanzie di 25-30 anni, ottenere con successo le sostituzioni in garanzia per tutti i moduli idonei in un impianto su scala utility può essere difficile o richiedere molto tempo”, scrivono gli scienziati nell’articolo pubblicato su pubblicato in Solar Energy. “In tale scenario, il proprietario dell’impianto FV si trova di fronte alla scelta di ottimizzare le prestazioni impiegando i pannelli degradati esistenti o di procedere alla riqualificazione con i nuovi pannelli”.
L’opzione della riqualificazione o della sostituzione dei pannelli è sicuramente la migliore da una un punto di vista prettamente energetico ma richiede una spesa più alta, non sempre possibile.
Agire sui moduli solari esistenti è un’opzione decisamente meno esosa ma richiede che siano soddisfatte alcune condizioni. Quali? Prima di analizzarli facciamo un passo indietro
Cosa si intende per riconfigurazione degli impianti fotovoltaici?
La riconfigurazione è definita come la modifica delle posizioni elettriche dei moduli fotovoltaici all’interno di un blocco collegato a un quadro di monitoraggio stringhe (String Monitoring Box-SMB) per migliorare le prestazioni dell’intero gruppo di pannelli. Lo stesso processo potrebbe essere ripetuto in tutti gli altri blocchi collegati ad altre SMB per ottenere un miglioramento delle prestazioni a livello di inverter centrale o dell’intera centrale fotovoltaica.
In caso di degrado dei pannelli solari e di impossibilità di revamping, una delle strategie più diffuse consiste nel mettere insieme i moduli con buone prestazioni in una stringa e quelli degradati in un’altra stringa. Approccio che tuttavia non sempre è il migliore. Molto, infatti, dipende anche dal tipo di degrado di pannelli fotovoltaici.
Come messo in luce dalla ricerca stessa le strategie di riconfigurazione rispondo bene soprattutto in caso di precisi meccanismi di deterioramento delle prestazioni: la degradazione indotta dal potenziale (PID) e la corrosione.
Sei strategie di riconfigurazione dell’impianto fotovoltaico
Nel caso studio – un impianto su scala di utility simulato composto da 50 moduli da 315 W, di cui 30 collegati in stringhe – Korgaonkar e Shiradkar hanno delineato sei diverse strategie di riposizionamento con diversi oneri di costo.
Tali strategie mirano formare nuove stringhe che abbiano una distribuzione più uniforme del degrado (in termini di fattore di riempimento). Ogni approccio comporta un diverso grado di spostamento fisico dei pannelli solari in percentuali variabili da un minimo del 10% ad un massimo del 90%. Ottenendo in cambio un guadagno nelle prestazioni tra lo 0,3212% e il 3,7923%.
“Le modalità di degradazione e il miglioramento delle prestazioni come risultato della riconfigurazione sono stati modellati utilizzando un modello bottom-up di un impianto fotovoltaico scritto in Python. In questo modello ogni cella è modellata utilizzando un modello a diodo singolo a cinque parametri”, si legge nel testo.
I risultati
La fattibilità economica della riconfigurazione degli impianti fotovoltaici è stata quindi analizzata per due paesi specifici, India e Stati Uniti, al fine di confrontare l’effetto dei diversi costi di manodopera. Il risultato? È stato dimostrato che la riconfigurazione può avere senso dal punto di vista economico quando sono soddisfatte alcune o tutte le seguenti condizioni:
- viene effettuata un’analisi dettagliata delle prestazioni elettriche solo su un numero rappresentativo di moduli;
- i costi di manodopera sono bassi;
- il meccanismo di degradazione determina una degradazione non uniforme/localizzata;
- i periodi di ammortamento sono brevi (< 2 anni).
La ricerca “Viability of performance improvement of degraded Photovoltaic plants through reconfiguration of PV modules” è stata pubblicata sulla rivista Solar Energy.
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