15/06/2011. Il monitoraggio degli impianti fotovoltaici consente di valutarne le prestazioni analizzando in particolare l impatto di:

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1 2 La valutazione delle prestazioni dell impianto consente di valutarne le prestazioni analizzando in particolare l impatto di: technology focus LA VERIFICA PRESTAZIONALE DEI GRANDI IMPIANTI E PARCHI FOTOVOLTAICI Tecnologia dei moduli fotovoltaici Condizioni ambientali Condizioni installative e scelte impiantistiche Manutenzione dell impianto Il peso della tecnologia e dei metodi installativi sulle prestazioni degli impianti FV Matteo Marzoli, RSE-Ricerca sul Sistema Energetico Fiera di Verona, 5 Maggio Grandezze acquisite: Irraggiamento solare sul piano orizzontale (solo per sistemi ad inseguimento solare) Irraggiamento solare sul piano dei moduli Temperatura ambiente Temperatura retro modulo Velocità del vento (solo per sistemi ad inseguimento solare) Tensione e corrente continua di ingresso di ogni inverter (max ) Potenza attiva complessivamente generata Tensione e frequenza di rete Sistema di misura con precisione adeguata: tensione: incertezza 1% lettura corrente: incertezza 1% lettura irraggiamento solare: 3 % (+ incertezza 1% lettura) Scarico automatico dei dati e immissione nel database di RSE Sito web per presentazione di dati e prestazioni impianti 1

2 7 8 Misura dell irraggiamento solare Cella di riferimento al Silicio monocristallino (per impianti con moduli in c-si e in CIS/CIGS) n. 30 non- filtered cells: made by 2 equal half cells of 125mm x 62mm. shunt accuracy better than 0,1% max output in the range 15-35mV at full sun Monitoraggio di impianti FV con differenti tecnologie Cella di riferimento al Silicio monocristallino con filtro (per impianti con moduli in a-si) n. 3 filtered cells: made by 2 equal cells of approx 50mm x 50mm in the 100 x 50 overall size. shunt accuracy better than 0,1% max output in the range 15-35mV at full sun 9 Impianti di differente tecnologia 10 Valori di Pm misurata con simulatore solare per i moduli esposti 6 diverse tecnologie di moduli 2 siti di installazione Sezione GFV 11 Tipi di moduli Silicio ad elevata efficienza #1 Potenza nominale [kw] 1.10 GFV12 Silicio amorfo 1.10 GFV13 Silicio policristallino 1.70 GFV1 CIS 1.10 GFV15 CdTe 1.10 GFV16 Silicio ad elevata efficienza # TIPO MODULO Dati di targa Pmax(W) P0 P3 P12 P2 Pmax(W) Pmax(W) Pmax(W) Pmax(W) Si poli Si HE Si HE a-si CdTe CIS Nessun degrado per i moduli in silicio cristallino Degrado per alcuni film sottili (incertezza di misura) 11 Valutazione delle prestazioni dei moduli 12 Influenza condizioni ambientali P R D C Andamento PRDC - Impianti Milano SLIDE CON CONFRONTO TECNOLOGIE (GRAFICO E TABELLE) SiHE1 a-si Si-poli CIS CdTe SiHE2 06/09 07/09 08/09 09/09 10/09 11/09 12/09 01/10 02/10 03/10 0/10 05/10 06/10 07/10 08/10 09/10 10/10 11/10 12/10 06/09 07/09 08/09 09/09 10/09 11/09 12/09 01/10 02/10 P R DC Andamento PRDC - Impianti Catania SiHE1 a-si Si-poli CdTe CIS SiHE2 03/10 0/10 05/10 06/10 07/10 08/10 09/10 10/10 11/10 12/10 Rendimento (%) rendimento in funzione della temperatura retro modulo (Giugno 2009-Settembre 2010) CIS p-si C 35-5 C >5 C Irraggiamento (W/m^2) 2

3 13 Influenza dell inclinazione della tecnologia 1 Influenza dell inclinazione della tecnologia Immagini impianto inseguimento variabile 15 IEC Test in diverse condizioni operative di irraggiamento e temperatura Condizioni operative STC (Standard Test Conditions) NOCT (Normal Operating Cell Temperature) LIC (Low Irradiance Conditions) HTC (High Temperature Conditions) LTC (Low Temperature Conditions) Irraggiamento (W/m^2) Temperatura ( C) di cella ambiente di cella di cella di cella Monitoraggio di impianti FV del conto energia 2 Test a differenti angoli di inclinazione del modulo rispetto al sole Impianti FV fissi con moduli in csi fissi Impianti FV fissi con moduli a film sottili Impianti FV ad inseguimento solare Impianti FV 1 MW 17 Caratteristiche degli impianti monitorati 18 Valutazione delle prestazioni in diverse condizioni installative TL = Transformer Less T Roof = on tilted plane Tin = Inverter with low frequency transformer H Roof = on horizontal plane integrazione impianto ombreggiamenti posizionamento e dimensionamento inverter scelta moduli 3

4 19 Controlli periodici impianti FV 20 Intervento SPD e mancato ripristino 1. Verifica del corretto funzionamento dell impianto FV nelle differenti condizioni operative 2. Verifica a campione della tensione a vuoto delle stringhe Quadro di parallelo danneggiato per intervento degli scaricatori di sovratensione 3. Verifica a campione della corrente di stringa. Verifica di coerenza tensioni e correnti di stringa vs. unifilare impianto 5. Verifica a campione dell isolamento delle stringhe(resistenza d isolamento conforme alla CEI 6-8) 6. Controllo periodico dello stato dei fusibili e dei diodi di blocco 7. Verifica periodica stato degli SPD 8. Controllo visivo dello stato dei moduli fotovoltaici e delle strutture di sostegno 21 Apertura portafusibili e mancato ripristino 22 Verifica pulizia moduli Apertura dei fusibili nel quadro di parallelo stringhe Sporcamento dei moduli dovuto a deposito di carbone: diminuzione di potenza 6% nella zona interessata 23 Verifica pulizia moduli 2 Considerazioni sul funzionamento del sistema di acquisizione e degli impianti Disallineamento schiere moduli FV per azione del vento Il sistema di monitoraggio adottato ha dimostrato la sua capacità di analizzare on-line le prestazioni degli impianti e dei componenti, aiutando l'individuazione dei componenti guasti. Valutazioni preliminari del funzionamento degli impianti indicano che le prestazioni e l'affidabilità sono risultati piuttosto buoni (l indice PR è spesso superiore al 75%). Tuttavia, la valutazione dei dati acquisiti e i controlli visivi durante le visite agli impianti mette in evidenza cause di riduzione dell'energia prodotta: inverter sottodimensionati, soprattutto nelle regioni meridionali guasti dovuti principalmente agli inverter, ma spesso ad eventi banali che non vengono individuati (ad es., interruttore aperto); reciproco ombreggiamenti dei moduli, spesso trascurato dagli utenti layout elettrico del generatore FV che trascura l orientamento delle stringhe. Nessuna riduzione di energia prodotta sembra essere legata al degrado della potenza dei moduli in silicio cristallino. Forte impatto delle scelte installative, delle variabili ambientali e delle scelte tecnologiche

5 25 Questo lavoro è stato finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell ambito dell Accordo di Programma tra RSE ed il Ministero dello Sviluppo Economico - D.G. Nucleare, Energie rinnovabili ed efficienza energetica - stipulato in data 29 luglio 2009 in ottemperanza del DM, 19 marzo