Perché le centrali solari funzionano in modo inefficiente?
2022-11-03 15:20
L'efficienza di un impianto fotovoltaico è influenzata da molti fattori, dalla polvere, sporcizia, polline e ombre proiettate dagli alberi, al guasto di varie parti, connettori e cavi. Per garantire il miglior ritorno sull'investimento, è importante identificare accuratamente i problemi ed eliminarli in tempo. Tutto questo è curato dalle apparecchiature di monitoraggio dell'impianto solare, ad eccezione delle riparazioni fisiche e della sostituzione delle apparecchiature.
Le promesse e la realtà dei produttori differiscono
Gli inverter fotovoltaici di alcuni produttori dispongono di soluzioni di monitoraggio integrate che consentono di vedere la quantità di elettricità prodotta o diversi altri parametri. Tuttavia, coloro che conoscono le specifiche delle centrali solari capiscono molto bene che questa è solo una goccia nell'oceano. Conoscere solo uno o pochi parametri rende impossibile valutare appieno l'efficienza della centrale elettrica, notare le sfumature che la influenzano e prevedere possibili guasti o perdite di energia per incuria.
Gli strumenti di monitoraggio standard monitorano diversi parametri relativi all'energia e alla potenza prodotta dall'impianto solare. Questi dati vengono generalmente aggiornati una volta ogni 15 minuti. Per capire meglio come funziona la centrale solare, il nostro team di scienziati ha sviluppato uno strumento di monitoraggio che acquisisce una media di 25 parametri e i dati vengono aggiornati ogni 10 secondi. Una quantità di dati dieci volte superiore consente ai supervisori di garantire un monitoraggio estremamente accurato e di reagire ai problemi in tempo reale.
I nostri dati interni mostrano che gli impianti solari raramente raggiungono la loro capacità massima dichiarata. Questo perché sono testati e la loro potenza massima è determinata in condizioni di laboratorio che raramente vengono raggiunte nella realtà. L'esperienza di Inion Software dimostra che l'atteggiamento dei produttori ha una grande influenza: in molti casi, la documentazione di apparecchiature economiche prodotte al di fuori dell'Unione Europea (UE) indica la potenza massima che può essere raggiunta in condizioni ideali, mentre i produttori dell'UE calcolano la quantità minima di elettricità che le loro centrali elettriche produrranno in condizioni ideali. In altre parole, è praticamente impossibile vedere nella realtà le cifre dichiarate dai produttori a basso costo, mentre le centrali elettriche di fabbricazione europea possono raggiungere una produzione ancora maggiore.
Anche le piccole cose possono avere un grande impatto
Tuttavia, l'efficienza anche di due centrali solari identiche installate in luoghi diversi può differire in modo significativo. Non solo per nuvolosità, stagionalità, direzione o inclinazione del tetto, ma anche per molti altri motivi.
La nostra ricerca mostra che se anche una piccola area del pannello solare è coperta, ad esempio, da foglie che cadono, terra o dall'ombra di un albero o di un cespuglio, l'efficienza complessiva della centrale elettrica si riduce notevolmente. In alcuni casi, anche un decimo della superficie coperta può ridurre la produzione totale fino al 30%. Pertanto, la pulizia periodica dei moduli solari, la potatura della vegetazione circostante e simili manutenzioni svolgono un ruolo cruciale.
L'infografica sottostante mostra come si riduce l'efficienza della centrale se le foglie cadono su uno dei pannelli:
Non tutti i problemi vengono notati e risolti in modo così semplice. Le centrali solari sono piene di apparecchiature, connettori e altri componenti che possono guastarsi o disconnettersi inaspettatamente. Di conseguenza, la produzione di elettricità può essere ridotta o addirittura completamente interrotta. Ci sono molti esempi diversi. Le informazioni che abbiamo raccolto mostrano che un problema comune con le centrali solari è il surriscaldamento delle scorte. Di solito sono alloggiati in armadi chiusi che li proteggono da pioggia, neve e altri fattori ambientali, ma questo comporta il rischio di surriscaldamento.
Anche le più piccole sfumature, come connessioni mal sigillate, possono causare problemi. L'umidità che penetra attraverso di essi può interferire con il corretto funzionamento. Ad esempio, gli inverter interessati dalla rugiada mattutina possono misurare la resistenza di isolamento in modo errato e non avviarsi in tempo. Un parco solare medio può perdere migliaia di euro di entrate all'anno a causa di un tale guasto.
La seconda infografica mostra come funzionano le tre centrali solari. A causa di connessioni mal sigillate due non si avviano in tempo:
La qualità del monitoraggio è particolarmente importante
Ci sono cose che semplicemente non possono essere riparate o migliorate: è naturale che gli impianti solari generino meno elettricità nelle giornate nuvolose e in inverno e la loro efficienza diminuisca a causa dell'usura. Quest'ultimo fattore determina solitamente un leggero calo della produzione annua, fino allo 0,5%. In altre parole, se il tuo parco solare ha prodotto 10.000 kWh di elettricità nel primo anno, dovrebbe comunque produrre circa 9.950 kWh nel secondo anno. Questi sono solo calcoli teorici, dal momento che condizioni meteorologiche identiche non si verificano ogni anno. Tuttavia, per distinguere le fluttuazioni normali dalle anomalie, è necessario un sistema di monitoraggio affidabile e di alta qualità.
È comune sul mercato che la capacità operativa di un impianto solare sia calcolata grazie a un sensore di radiazione solare. Mostra se l'impianto solare sta producendo elettricità tanto quanto le condizioni meteorologiche lo consentono. Tuttavia, questo sensore non può sempre riflettere accuratamente le condizioni meteorologiche reali, perché spesso non funziona a pieno regime a causa di polvere e sporco. Di conseguenza, i proprietari di parchi solari non possono sempre vedere se l'elettricità viene prodotta in modo efficiente. Per vedere più precisamente il funzionamento della centrale, il nostro team di scienziati ha sviluppato un sistema di monitoraggio unico che non richiede un sensore di radiazione solare. L'efficienza della centrale solare viene confrontata con il lavoro delle centrali elettriche vicine.
Ad esempio, se nelle giornate di sole un impianto solare produce meno elettricità rispetto ad altri impianti nella stessa regione, questo è un segnale che l'impianto non sta funzionando a pieno regime.
Le seguenti infografiche mostrano la capacità di una centrale elettrica quando misurata con un sensore di radiazione solare e misurata facendo una media nella regione (il rosso indica la produzione di riferimento misurata con un sensore di radiazione solare, mentre il verde mostra la produzione fotovoltaica).
Le centrali solari stanno entrando in una nuova fase, in cui le apparecchiature di monitoraggio in rapido miglioramento consentiranno alla centrale di produrre elettricità in modo più efficiente.