Risultati dei Test condotti da Photon

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1 ITALIAN Risultati dei Test condotti da Photon Test indipendenti hanno dimostrato che Tigo Energy è leader di mercato per tecnologia e prestazioni Dicembre 2010 Tigo Energy Inc. 420 Blossom Hill Road Los Gatos, CA 95032

2 Risultati dei Test condotti da PHOTON Test indipendenti hanno dimostrato che Tigo Energy è leader di mercato per tecnologia e prestazioni In strutture o installazioni costantemente esposte a ombreggiatura per la presenza di sovrastrutture, gli ottimizzatori di performance forniscono vantaggi significativi in termini di rendimento... nelle stringhe più estese il vantaggio è pari quasi al 21% (migliore in assoluto: Tigo Energy Module Maximizer). PHOTON INTRODUZIONE A livello ideale, un tetto solare dovrebbe avere le seguenti caratteristiche: altezza ed estensione; essere privo di sovrastrutture quali camini, abbaini e antenne; inoltre non dovrebbe essere disposto ad angolo né curvato. Le altre abitazioni e gli alberi dovrebbero essere a una distanza tale da non schermare, con la propria ombra, i moduli solari. Ciononostante un tetto solare così concepito è, nella realtà, ancora pura e semplice teoria. Perché in pratica, gli operatori del settore devono necessariamente fare i conti con ciò che hanno a disposizione, ovvero benefici ridotti per la presenza di oggetti schermanti e a causa di moduli posizionati ad angolazioni diverse rispetto al sole. Tutto ciò è causa di prestazioni ridotte. L attuale concezione di gran parte dei pannelli solari implica che un ombra schermatura relativamente lieve sia causa di una perdita di potenza piuttosto importante. Nel laboratorio PHOTON è stato condotto un test in cui un simulatore ha generato l ombra dell asta di un antenna: è stato dimostrato che la performance effettiva della stringa nell impianto solare di simulazione è precipitata da 1700 watt a meno di 1400 watt, una perdita questa in termini di vantaggi/benefici superiore al 20 percento. È importante notare che tale perdita è stata generata da un ombreggiatura di area inferiore al 5% proiettata sulla superficie dell impianto FV. La ragione di questa discrepanza tra i valori è evidente: non solo il modulo soggetto a ombreggiatura produce meno potenza, anche la produzione degli altri moduli, non schermati, viene rallentata e ridotta da questo unico modulo; ciò accade perché, nelle connessioni in serie di una stringa, la corrente del modulo con potenza inferiore limita la corrente di tutti gli altri moduli. Un problema analogo si verifica quando i pannelli solari sono irraggiati da livelli di intensità solare differenti: ad esempio se nelle ore mattutine e serali la parte più bassa del sistema solare è all ombra, mentre la luce del sole continua a irraggiare la parte superiore. [1] - Fonte: PHOTON [1] Fonte: Podewils, Christoph. PHOTON, Novembre

3 Contestualmente a un rapido incremento, a livello mondiale, nell adozione di tecniche e tecnologie di produzione di energia solare basate sul fotovoltaico, si stanno compiendo passi avanti in termini di innovazione all interno di aree chiave che consentono di migliorare l efficienza e abbattere i costi. Probabilmente i progressi più evidenti si registrano nelle recenti conquiste nell ambito dei componenti elettronici di tipo BOS in grado di massimizzare la potenza CC oltre che di implementare funzionalità di sicurezza e una gestione di sistema avanzata all interno di un progetto FV. Nel corso dei test di laboratorio conclusi di recente da PHOTON, la rivista ha preso in esame i vantaggi e i benefici di 5 soluzioni presenti sul mercato. I risultati ottenuti hanno dimostrato che Tigo Energy è in assoluto la tecnologia più vantaggiosa in termini di produzione di energia e hanno evidenziato il valore complessivo senza pari dell intera soluzione Maximizer. Tigo Energy ha abbandonato l approccio convenzionale basato sulla conversione della tensione CC/CC a favore dello sviluppo di una tecnologia brevettata di Impedance Matching (adattamento di impedenza). La maggiore raccolta di energia (Energy Harvesting) ottenuta può essere attribuita a un efficienza in termini statistici attestata al 99,6% nonché a una precisione nel controllo MPP dell approccio di Impedance Matching. Tigo Energy è stata in grado di generare una produzione di energia da impianti non ombreggiati di 3,5 volte superiore rispetto agli altri impianti sottoposti a test. Questi risultati consolidano il posizionamento di Tigo Energy sul mercato come leader incontrastato dei maximizer CC e consentono di spiegare la rapida adozione di questa piattaforma sul mercato mondiale. Tigo Energy: Massimo aumento di energia generata nei test condotti in assenza di ombreggiatura Il test di Energy Harvesting in assenza di ombreggiatura (Unshaded Harvest Test) è lo scenario di test più importante per valutare le prestazioni di soluzioni MPP distribuite. In un sistema nuovo e di progettazione ottimale, durante le ore di picco di generazione le condizioni dell impianto sono il più possibile simili alle condizioni riscontrate in fase di test. Questo esame è una misurazione rilevante sia della precisione MPP che dell efficienza dei componenti elettronici a livello di modulo. Solo quando una soluzione non introduce ulteriori perdite di conversione al BOS, è possibile ottenere un miglioramento, oltre che un incremento considerevole in termini di performance in assenza di un evento pregiudizievole e significativo (ad es. ombra). Tutti i sistemi mostreranno consistenti miglioramenti nella raccolta di energia in scenari che prevedono un ombreggiatura causata da pali, alberi o abbaini. Tuttavia, in sistemi di tipo residenziale o di tipo commerciale di grandi dimensioni con progettazione ottimale, è raro imbattersi in situazioni di questo tipo. Ancora più importante è la modalità con cui agisce il sistema in situazioni di irraggiamento pieno ed uniforme. Per questo test, condotto presso il laboratorio di PHOTON, gli ingegneri di un gruppo indipendente hanno utilizzato una configurazione da laboratorio. Le condizioni erano analoghe a quelle di un sistema privo di ombreggiatura, di nuova realizzazione e con ottima architettura: Assenza di ombreggiatura intensa Moduli della stessa marca e modello Superficie captante in perfette condizioni Irraggiamento ad angolo retto (lampada) 3

4 I risultati del test mostrano una prestazione superiore a quella ottenuta dall impianto di confronto, ovvero gli stessi moduli della stringa controllati da identico inverter centrale (l architettura tradizionalmente impiegata). Tigo Energy ha ottenuto un risultato significativamente migliore, superando i competitor, generando il 3,2% in più di potenza rispetto agli incrementi irrilevanti o addirittura nulli della concorrenza. Tigo Energy ha prodotto una potenza incrementale 3,5 volte superiore rispetto al competitor che si è posizionato al secondo posto di questa particolare classifica. Poiché anche gli impianti perfetti in condizioni ambientali da mondo reale sono soggetti a polvere, gradienti termici, annuvolamento, deterioramento del silicio, le cifre riportate in questo studio costituiscono un punto di partenza improntato alla prudenza per quanto attiene all energia incrementale che il proprietario di un sistema si aspetta di potere ottenere dal sistema Tigo Energy Maximizer. Nella realtà il mismatch si amplia con il passare del tempo perché i moduli fotovoltaici del sistema sono soggetti a sporcizia e deterioramento, gli aspetti positivi iniziali dell ottimizzazione del campo aumentano anno dopo anno. I risultati di livello inferiore ottenuti dalle altre soluzioni CC/CC sottoposte a test sono prevedibili e facilmente spiegabili. Gli approcci standard al MPPT distribuito utilizzano circuiti di conversione della tensione CC/ CC (boost oppure buck-boost). Le architetture di questo tipo si avvalgono di trasformatori che riducono l efficienza e aumentano il costo del sistema. A motivo di questa minore efficienza, i sistemi consumano il 2-3% dell energia del sistema che è una percentuale significativa della raccolta correlata al mismatch. In questo modo, approcci di questo tipo conferiscono valore economico solo in applicazioni penalizzate da ombra. Per contro, Tigo Energy Maximizer è stato progettato solo a seguito di un approfondita ricerca da parte di un team che ha analizzato in dettaglio le condizioni operative a livello pratico: ne è risultata un architettura di Impedance Matching in grado di conseguire un incremento significativo delle prestazioni sia in sistemi con presenza di che in assenza di ombra. I risultati del laboratorio PHOTON dimostrano per quale ragione, oggigiorno, sia possibile vedere i sistemi Tigo Energy implementati in centinaia di progetti su scala residenziale, commerciale e industriale. Grafico A: Raccolta di energia in assenza di ombre 3.5% 3.2% 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.9% 0.5% 0.3% Sistema A Sistema B Sistema C Tigo Energy Fonte: PHOTON, Novembre

5 Miglior risultato nei test in presenza di ombreggiatura (Shade Testing) grazie all adattamento algoritmico La seconda fase dei test sulla performance condotti da PHOTON ha previsto l esame delle prestazioni incrementali di ciascuna soluzione di massimizzazione CC in condizioni di ombreggiatura controllata. Le prove di ombreggiatura hanno incluso quelli determinati da aste o pali, da ostacoli orizzontali e da abbaini. Una volta condotti i test con l algoritmo adattivo di tracking ottimizzato di Tigo Energy, i risultati ottenuti si sono rivelati nettamente migliori rispetto a quelli conseguiti dagli altri prodotti. L algoritmo avanzato di controllo di Tigo Energy, implementato nella Tigo Energy Maximizer Management Unit, si basa sulle caratteristiche I/V e calcola in tempo reale l MPP distribuito di ciascun modulo. Per contro, altre soluzioni FV BOS elettroniche utilizzano l approccio standard di un algoritmo MPPT basato su tentativi ripetuti ( trial-and-error MPPT algorithm ). Queste implementazioni di tipo Perturb and Observe (P&O) spesso sacrificano la performance oscillando intorno all MPP di ciascun modulo con il risultato di un ulteriore perdita di potenza. L algoritmo e le analisi back-end del software di Tigo Energy apprendono in modo costante dalle condizioni limite (eventi unici e straordinari) e ottimizzano i calcoli di controllo a favore di una performance estesa e ampliata. Questa situazione è risultata evidente nel corso del test di ombreggiatura orizzontale, così come è stato eseguito nel laboratorio PHOTON. Il test di ombreggiatura orizzontale prevede il posizionamento di un elemento schermante tra i moduli nonché l accensione delle lampade con situazione di irradiamento pieno. A causa della consistenza artificiale sia dell irradiamento che dell ombreggiatura intensa (non reperibile in condizioni esterne), Tigo Energy Module Maximizer non è risultato perfettamente calibrato durante il primo test. Successivamente il sistema ha generato il 21% di potenza incrementale, un esito vantaggioso in termini economici ma non Grafico B: Raccolta di energia in presenza di ombreggiatura orizzontale % 35.0% % 32.5% 28.8% 25.0% % 21.2% 15.0% 1 5.0% Sistema A Sistema B Sistema C Tigo Energy Ciclo I Tigo Energy Ciclo II Tigo Energy Ciclo III Fonte: PHOTON, Novembre 2010 Nota: ciclo III non pubblicato ma verificato da PHOTON. 5

6 ancora ottimale. Poiché la soluzione di Tigo Energy si basa su un algoritmo iterativo di tipo self-learning, i test numero due e tre si sono affidati ai dati disponibili e hanno utilizzato i miglioramenti basati sul software. I miglioramenti riscontrati in ciascun test sono stati significativi. Nel test numero due l output è stato superiore del 29% rispetto alla situazione di riferimento; il test numero tre ha rilevato un miglioramento pari al 36%. Tutto questo dimostra senza alcun dubbio il valore nonché la validità dell algoritmo adattivo di Tigo Energy, in grado di adeguarsi alle condizioni specifiche di un qualsiasi impianto e in qualsiasi condizione ambientale si trovi entro i primi giorni di operatività. I miglioramenti dell algoritmo sono di tanto in tanto trasmessi al server Tigo Energy al fine di fornire un ulteriore evoluzione dell algoritmo stesso. Con una ottimizzazione, in termini di energia, superiore al 36% sul test con ombra orizzontale, Tigo Energy dimostra ancora una volta di essere in grado di generare il 3% di energia in più rispetto alle altre soluzioni. Si tratta di un ulteriore prova di un approccio fondamentalmente più efficace ed efficiente nei confronti dell ottimizzazione della potenza. Tigo Energy fornisce l unica soluzione completa Mentre la maggior parte dello studio condotto da PHOTON e il relativo contributo pubblicato si sono concentrati sul beneficio derivante da una produzione incrementale di energia da soluzioni distribuite, l autore dell articolo sottolinea che questo non è l unico elemento di valore. La soluzione Tigo Energy Maximizer non solo accresce la produzione di energia di un impianto FV, ma include anche una funzione avanzata di comunicazione. Grazie a questa funzionalità, la soluzione è in grado di disattivare l erogazione di tensione di ciascun modulo, incrementando in tal senso la sicurezza del sistema. A ciò si aggiunga che la soluzione Tigo Energy fornisce un grado di dettaglio del monitoraggio a livello di modulo e strumenti complessi per l analisi del sistema al fine di massimizzare il periodo di operatività (uptime) del sistema riducendo i costi di commissioning, O&M e di debugging del sistema. Il sistema di monitoraggio sviluppato da Tigo Energy è unico nella capacità di fornire in modo sincrono dati campione da ciascun modulo, ovvero informazioni che consentono un debugging di sistema preciso e puntuale nonché analisi automatizzate. PHOTON ha dovuto riconoscere che gran parte delle altre soluzioni non sono in grado di fornire il valore aggiunto della soluzione Tigo Energy e pertanto non garantiscono a quei vantaggi e benefici economici attribuibili a Tigo Energy; da ciò si prospetta quindi un adozione stabile e duratura sul mercato del prodotto. È tuttavia probabile che gli ottimizzatori di performance, in futuro, vengano acquistati per una ragione completamente diversa: essi consentono di monitorare e controllare il sistema a livello di modulo. In questo modo, in caso di incendio, sono in grado di eliminare il la tensione del sistema fotovoltaico in tempi molto brevi. Inoltre è possibile, in linea teorica, individuare in tempi rapidi i moduli malfunzionanti. Requisito per questi sistemi sarà una comunicazione attiva, proprio come quella di Tigo... [2] Mentre le altre soluzioni testate ripartiscono e distribuiscono l equilibrio esistente degli elementi del sistema (MPPT o booster dell inverter), l adattamento di impedenza di Tigo Energy rappresenta un approccio nuovo e innovativo. L approccio semi-distribuito con intelligenza centralizzata si sta sviluppando rapidamente e migliora costantemente. Tigo Energy riunisce i vantaggi di una intelligenza elettronica distribuita ottimizzando l efficienza di conversione centralizzata e i costi di deployment. [ 2 ] Fonte: ibid. 6

7 Poiché le tecnologie di conversione basate su Micro Inverter o CC/CC distribuiscono e riproducono il tracking (P&O MPPT) o l inversione di potenza in ciascun modulo. Ciononostante, la distribuzione totale di tali funzioni esercita un conseguente effetto penalizzante in termini di costi ed efficienza. Al fine di conseguire un efficienza operativa senza pari, l adattamento di impedenza sviluppato da Tigo Energy richiede la presenza del Maximizer su ciascun modulo fotovoltaico collegato sotto il medesimo MPPT di inverter. In fase di test, il sistema Maximizer non funzionerà come un sistema parziale o con simulatori basati sull alimentazione elettrica. Il controllo di potenza è sempre implementato con riferimento al modulo con la migliore performance all interno del medesimo campo fotovoltaico. Il sistema può essere utilizzato nella gran parte dei sistemi nuovi o già esistenti on-grid oppure off-grid (charge controller o controller di carica). Le tecnologie di ottimizzazione distribuita si stanno affermando sul mercato cosicché la rispettiva value proposition (costi e prestazioni) può essere testata e verificata in modo oggettivo. I test condotti da PHO- TON rappresentano un importante passo avanti nella valutazione e nell analisi oggettive delle soluzioni disponibili. I comunicati marketing dei produttori vengono progressivamente sostituiti dai dati sulle prestazioni, comprovati da test indipendenti: in questo modo i clienti riceveranno informazioni migliori e potranno scegliere la tecnologia più vantaggiosa per ottenere il massimo del valore dal proprio progetto fotovoltaico. Grafico C: Raccolta di energia di Tigo in presenza di una qualsiasi situazione di ombreggiatura % 36.8% Tigo Energy Ciclo I Tigo Energy Ciclo II % Tigo Energy Ciclo III 25.0% % 19.2% 20.8% 15.0% 1 5.0% 3.2% 1.0% 2.2% 1.0% 1.3% Fonte: PHOTON, Novembre 2010 Nota: i risultati del ciclo III non sono stati pubblicati ma sono stati verificati da PHOTON 7

8 Appendice Configurazione del test: Dimensioni del sistema: 2,5kW Moduli: moduli da 180W di produttore di livello I Inverter: inverter Sunways AT2700 disponibile sul mercato. Si tratta del medesimo inverter utilizzato nella situazione base. Non sono state apportate ulteriori modifiche alle impostazioni dell inverter o al cablaggio del sistema. Grafico D: risultati completi del test condotto in situazioni di ombreggiatura % Sistema A 35.0% Sistema B Sistema C % 32.5% 28.8% Tigo Energy Ciclo I Tigo Energy Ciclo II 25.0% Tigo Energy Ciclo III % 18.6% 18.6% 19.2% 20.8% 15.0% 10.6% 1 5.0% 3.2% 0.9% 0.3% 0.7% 1.8% 1.6% 1.0% 2.2% -5.0% Privo di schermatura Abbaino Orizzontale Palo/asta Sporcizia -0.2% 2.9% 1.0% 1.3% Fonte: PHOTON, Novembre 2010 Nota: i risultati del ciclo III non sono stati pubblicati ma sono stati verificati da PHOTON Tigo Energy, Inc. Sede: Uffici: P: Blossom Hill Road Monza, Italia F: Los Gatos, California Francoforte, Germania 8 U.S.A. Parigi, Francia Tokyo, Giappone Tel-Aviv, Israele Stampato su carta riciclata VER1.R2