AssetManagementDay Christian Carraro General Manager EMEA

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1 AssetManagementDay 2014 Christian Carraro General Manager EMEA

2 Programma 1. Presentazione dell'azienda del relatore 2. Principali problemi durante l'attività O&M: mismatch a livello di modulo e stringa, visibilità limitata, operatività ridotta dell'impianto, costi 3. I vantaggi concreti dell elettronica di potenza 4. Soluzione disponibile per il retrofit di un impianto esistente 5. Requisiti: facilità di installazione, flessibilità, compatibilità con i componenti esistenti, bancabilità e sicurezza 6. Business case e impatto del retrofit di un impianto FV da 1 MW

3 Presentazione dell'azienda del relatore

4 Profilo aziendale 1. Fondata nel Sede centrale nella Silicon Valley, in California 3. 80% di quote del mercato Smart Module 4. L'unica azienda di componenti di elettronica di potenza a livello di modulo ad aver ottenuto la bancabilità 5. Solidità finanziaria brevetti registrati, di cui 16 concessi Sede centrale di Tigo Energy, Los Gatos, CA "Guidare la rivoluzione Smart Module per un settore fotovoltaico più sicuro e produttivo". Mission di Tigo Energy, 2007

5 Sedi di Tigo Energy nel mondo San Jose, CA Sede centrale Genova Sede Europa Shanghai, Cina Sede regionale Shenzhen, Cina Sedi centrali e regionali Sede di produzione

6 Principali problemi durante l'attività O&M: mismatch a livello di modulo e stringa, visibilità limitata, operatività ridotta dell'impianto, costi

7 Mismatch a livello di modulo e stringa Scenario tradizionale: V Stringa1 = Σ (V fv1..v fvn ) = somma delle tensioni di tutti i moduli I Stringa1 = min {I fv1,i fv2,,i fvn } = corrente modulo più bassa P Stringa1 = V Stringa1 * I Stringa1 = tensione di stringa moltiplicata per la corrente più bassa FV1 FV2 FV3 FV4 FV5 FV6 FV7 FV8 FV9 FV10 FV11 Stringa 1 FV1 FV2 FV3 FV4 FV5 FV6 FV7 FV8 FV9 FV10 FV11 Stringa 2 Scenario ottimizzato: P stringa2 = Σ (V fv1 * I fv1, V fv2 * I fv2, V fvn * I fvn ) = somma della potenza di tutti i moduli

8 Origine del mismatch Mismatch di fabbricazione Mismatch per ombreggiamento Mismatch di irraggiamento (nuvole, luce riflessa e sporcizia) Mismatch termico Mismatch per degradazione indotta da potenziale (PID, potential Induced Degradation) Diodi rotti Mismatch da invecchiamento Mismatch per anomalie tecniche Collegamento di terra errato Oscillazione della tensione: arco elettrico vs. vetro rotto rotto

9 Percentuale di moduli/ore Mismatch parco impianti Tigo Energy I dati Tigo Energy sono stati ricavati da oltre moduli installati in tutto il mondo La deviazione standard del parco impianti era dell'11,3% Nella tabella di seguito vengono identificati e quantificati i principali fattori che hanno contribuito al mismatch Fattori principali Mismatch per binning dei moduli 3,0% Mismatch termico 1,0% Sporcizia variabile 0,5% Passaggio di nuvole 1,0% % di diodi guasti rilevati 0,5% Degrado variabile (all'anno) 0,5% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Differenza rispetto al modulo più produttivo 50% Mismatch totale (anno 1) 5-7% Mismatch totale (anno 5) 7-9% Mismatch totale (anno 15) 12-15%

10 Mismatch di fabbricazione Le strutture cristalline presentano differenze intrinseche Due celle fotovoltaiche non sono mai identiche Il tipico intervallo di binning supera il 3-5% L'accuratezza dei flash test estende l'intervallo Interv. potenza per classe di moduli 3% totale 2 5% totale 3 6% totale 3 10% totale 2 Media degli 5,9% intervalli Mediana degli 5,5% intervalli N. di produttori intervistati

11 Case study: parcheggio senza ombre 2-01L 2-02H 2-03L 2-04H 2-05L Media 1-01L 1,34% -0,54% 3,51% 1,88% 0,15% 1,27% 1-02H 2,65% 0,78% 4,83% 3,19% 1,47% 2,58% 1-03L 1,38% -0,49% 3,55% 1,92% 0,19% 1,31% 1-04H 2,55% 0,67% 4,72% 3,09% 1,36% 2,48% 1-05L 2,01% 0,14% 4,19% 2,56% 0,83% 1,95% Un impianto da 275 kw non ombreggiato nel deserto della California installato su una struttura di pensiline rappresenta una progettazione fotovoltaica quasi perfetta (ovvero assenza di ombre, nuvole, elevato mismatch termico) Il primo anno intero di produzione ha dimostrato un miglioramento della produzione di energia pari al 2,5% BEW e Wells Fargo hanno accreditato il vantaggio derivante dalla produzione di energia

12 Mismatch per ombreggiamento Impianto tradizionale La produzione di un modulo è limitata dalla corrente più bassa della stringa Un modulo con un rendimento inferiore può compromettere la produzione c dell'intera stringa Il mismatch compromette l'intera stringa Ombreggiamento I moduli in ombra riducono il rendimento di tutti gli altri Variabilità della produzione In ogni classe di potenza, un modulo da +0 W produrrà un impatto negativo su un modulo da +5 W Variabilità del degrado I moduli con un degrado più rapido producono un impatto negativo sugli altri moduli man mano che invecchiano Impianto con Smart Module Consente a ogni modulo di funzionare in modo indipendente Più elevato è il mismatch e maggiore sarà la produzione di energia extra rispetto a un impianto tradizionale Gli Smart Module correggono il mismatch

13 Case Study: Ombreggiamento Ubicazione: Italia centrale Potenza installata: 2,64 MW Un test comparativo di una centrale fotovoltaica nell'italia centrale ha dimostrato un aumento del 13% della produzione di energia con gli ottimizzatori di Tigo Energy, principalmente a causa dell'attenuazione degli effetti di ombreggiamento causati da un traliccio della luce. Tower 1C Senza ottimizzatori Con ottimizzatori 7E Figura 1. Immagine satellitare del campo fotovoltaico con delimitazione di due sottocampi che includono gli ottimizzatori Tigo Energy. L'area evidenziata in rosso, Campo fotovoltaico 7E, è soggetto a un significativo ombreggiamento a causa di un grande traliccio della luce. L'area evidenziata in arancione, ovvero il campo fotovoltaico 1C, è soggetto a un ombreggiamento minimo.

14 Mismatch causato da nuvole e polvere Set di dati NREL Oahu sull'impatto delle nuvole: 17 sensori di radiazione in un'ubicazione Intervalli di 1 secondo 1 anno intero di dati Corrisponde al 5-8% di energia persa 25% Deviazione standard mensile 20% Causato dal livello di polvere nell'aria, vicinanza a strade, presenza di uccelli e vegetazione Perdite da mismatch stimate: 1-4% 15% 10% 5% 0% Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

15 Mismatch causato dalle nuvole Sungen Sharon Ubicazione: Sharon, Vermont Potenza installata: 2,2 MWp È stato osservato che le nuvole su questo impianto da 2,2 MWp a Sharon, nel Vermont, hanno un gradiente di potenza elevato, pari al 9,7%, il che comporta significative perdite per mismatch. Annualmente, questo impianto perde circa l'1% della sua produzione di energia potenziale a causa del mismatch indotto dalla presenza di nuvole.

16 Mismatch termico Mismatch termico misurato sui tetti commerciali piatti in California del Nord: Media dell'intervallo 4-7 C tra max e min. Scarto massimo: 20 C Corrisponde a un mismatch compreso tra 2 e 4% nella produzione di energia del modulo Esempio di First Solar in cui la differenza delle temperature di esercizio dei moduli è di almeno 10 C¹ nei campi fotovoltaici a terra Effetto della temperatura Nota¹: Fonte: Ponderata in base alla produzione di energia a intervalli di un secondo; escluse letture dei sensori di radiazione inferiori a 75 W/m² Analisi Tigo Energy

17 PID (Potential Induced Degradation) La degradazione indotta da potenziale (PID) è causata dall'esposizione dell'impianto al potenziale esterno. Se i moduli FV hanno un potenziale negativo a terra, si sviluppa una tensione negativa elevata tra le celle del modulo e il telaio, normalmente collegato a terra per ragioni di sicurezza. Questa tensione elettrica attrae gli elettroni dei materiali utilizzati nei moduli FV e viene scaricata attraverso il telaio messo a terra determinando una piccola dispersione di corrente. Nel giugno 2011, il Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics ha pubblicato i risultati dei propri test dimostrando che la PID determina una riduzione della potenza di quasi il 70% DEGRADAZIONE INDOTTA DA POTENZIALE DELLE CELLE E DEI MODULI FOTOVOLTAICI S. Pingel, O. Frank, M. Winkler, S. Daryan, T. Geipel, H. Hoehne e J. Berghold. SOLON SE Meccanismo PID (silicio cristallino di tipo p)

18 Il degrado dei moduli non è uniforme Questo determina un mismatch a livello di modulo che aumenta nel tempo: circa lo 0,75% di aumento della deviazione standard ogni anno Mismatch da invecchiamento I dati pubblicati dall'nrel mostrano differenze a livello della velocità di degrado tra i moduli Al quinto anno, rappresenta l'1-2% di perdite in più che salgono a ~4% al decimo e al 12% al ventesimo Fonte: Analisi Tigo Energy, "Confronto del degrado FV esposto al potenziale esterno". D.C. Jordan, R.M. Smith, C.R. Osterwald, E. Gelak e S.R. Kurtz. Relazione della conferenza NREL CP % 25% 20% 15% 10% 5% 0% Perdite imputabili al componente variabile Anno Perdite imputabili al degrado di spostamento medio

19 Cedimento delle fondamenta Vetro rotto Delaminazione Saldatura e corrosione Connettori difettosi Collegamento a terra e cablaggio errato Archi elettrici Diodo rotto Mismatch per anomalie tecniche

20 Mismatch per anomalie tecniche Diodo di bypass guasto 4 stringhe scollegate Crescita di vegetazione Sporcizia

21 Visibilità e tempo di reazione Cosa è successo? Dove esattamente? Qualcosa non va Tempo medio di rilevamento Tempo medio di isolamento Tempo medio di risoluzione Come si può risolvere? Chi può risolverlo? MTTR Con il monitoraggio di stringa standard, l'mttr può richiedere diversi mesi.

22 Vantaggi dell'elettronica di potenza a livello di modulo

23 Vantaggi Sicurezza antincendio e rilevamento di archi elettrici a livello di modulo Rilevamento rapido di furti Sicurezza/Protezi one Gestione dei guasti Rilevamento remoto immediato e risoluzione rapida Massima granularità Verifica istantanea Gestione delle prestazioni Gestione della configurazione Ottimizzazione delle prestazioni e controllo a livello di modulo Isolamento dei guasti Contabilità Operatività dell'impianto e conseguente riduzione dei costi di O&M Per elettronica di potenza a livello di modulo non si intendono solo gli ottimizzatori, ma un'esclusiva soluzione di PROTEZIONE DEGLI ASSET e una piattaforma O&M

24 Soluzione disponibile per il retrofit di un impianto esistente

25 Tecnologia Impedance Matching Moduli tradizionali: corrente di stringa definita dal modulo meno produttivo Smart Module: corrente di stringa definita dal modulo più produttivo Ogni modulo produce al 100% delle proprie capacità Innovazione avanzata 16 brevetti concessi

26 Requisiti: Facilità di installazione Flessibilità Compatibilità con i componenti esistenti Bancabilità e sicurezza

27 Facilità di installazione Nessuna modifica a livello di cablaggio del sistema e configurazione delle stringhe Nessun impatto sulla meccanica e sulla garanzia dei moduli Funzionamento con tutti i moduli FV Funzionamento con tutti gli inverter, lettera di compatibilità emessa dalla maggior parte dei principali produttori di inverter Certificazione del prodotto per tutti i paesi Installazione in oltre siti Bancabilità Scorri e collega Plug & Play

28 Flessibilità e bancabilità Il layout del sistema esistente resta invariato (stesse stringhe, quadri, inverter, ecc.) Funzionamento con TUTTE le topologie di inverter (di stringa, trifase, centralizzati ) Funzionamento con TUTTI i moduli di inverter L'unico con lettera di compatibilità emessa dai principali produttori di inverter, tra cui PowerOne, SMA, Kako, Fronius, Solarmax, Steca, Refusol, AES Solar

29 Sicurezza Investimento, manutenzione e interventi di emergenza più sicuri: 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V 60V Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Tigo Energy Up Fino to 600V a potential V between cables 0V 0 V when con PV-Safe PV activated Safe attivato Disconnessione a livello di modulo e spegnimento automatico della Voc di stringa in caso di interruzione dell'alimentazione; spegnimento manuale tramite pulsante PV Safe; spegnimento remoto tramite Web Rilevamento dei guasti da arco elettrico Protezione da sovracorrente/tensione e temperatura Avvisi, allarmi e report a livello di modulo tramite e telefono Monitoraggio basato su cloud

30 Business Case impatto del retrofit di un impianto FV da 1 MW

31 Studio di fattibilità Scheda tecnica moduli Scheda tecnica inverter Layout dei moduli Layout elettrico Ubicazione dell'impianto BOM Studio sul posizionamento del gateway Simulazione del rendimento incrementale con un software di terzi bancabile

32 Possibili test comparativi in campo 1. Installazione del sistema Tigo Maximizer su un solo MPPT Consente il confronto sullo stesso MPPT rispetto ai dati cronologici della produzione o rispetto a un altro MPPT simile dello stesso campo fotovoltaico Lo stato dell'mppt di riferimento rimane sconosciuto Durata: 1-2 mesi 2. Installazione del sistema Tigo Maximizer su due MPPT: I. Sistema Tigo funzionante in modalità di monitoraggio per 1-2 settimane (senza ottimizzazione) II. Attivazione dell'algoritmo di ottimizzazione sull'mppt con la produzione più bassa ed esecuzione dell'analisi di produzione diretta tra i 2 MPPT Consente il confronto diretto tra 2 MPPT diversi in tempo reale Garantisce una base di dati omogenea Durata: 1-2 mesi

33 Retrofit di impianti su larga scala I. Progettato per garantire il minor impatto possibile II. Progettato per garantire l'installazione più rapida possibile III. Progettato per consentire la più alta disponibilità del campo FV durante l'installazione

34 Presupposto: Impianto da 1 MWp, moduli da 240 Wp, produzione: kwh/kwp Data di messa in servizio: 2010 Mismatch: solo ambientale e da invecchiamento FIT + vendita: 0, ,095 /kwh Nessun errore di installazione significativo Produzione kwh Impatto sulla produzione Costo materiale per retrofit: Costo di installazione: Produzione di energia 1 anno (3 anno di funzionamento): +4% Risparmio O&M/anno: Operatività dell'impianto/anno: Risparmi G&A associati/anno: Installazione Tigo Anno Without Tigo With Tigo Nota (stime conservative) Degrado dei moduli: 1 e 2 anno: 0,25%, poi 0,5% all'anno Produzione di energia: 0,5% di aumento all'anno

35 Impatto sul ROI ROI Installazione Tigo ROI Anno Nota Senza considerare le potenziali detrazioni fiscali Senza considerare il valore della disponibilità di dati a livello di moduli per rivendicazioni di garanzia, il rilevamento e l'isolamento immediato dei guasti, i rischi di propagazione dei guasti e la maggiore sicurezza grazie alla disconnessione CC

36 Grazie per l'attenzi ne! Contatti: Tigo Energy P.za Borgo Pila 40/56, Genova Tel.: Fax: Web:

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