OTTIMIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI: BEST PRACTICE E PROCEDURE AMMINISTRATIVE IN VISTA DEI CONTROLLI GSE

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1 OTTIMIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI: BEST PRACTICE E PROCEDURE AMMINISTRATIVE IN VISTA DEI CONTROLLI GSE Ing. Loris Morsucci Technical Manager - Moroni & Partners Roma, 27/06/2014

2 CHI SIAMO Moroni & Partners è una realtà imprenditoriale che oggi opera a livello nazionale ed internazionale nel settore della consulenza energetica integrata con oltre 1 GIGAWATT di esperienza. La struttura è composta da un team di oltre 50 professionisti altamente qualificati e flessibili, esperti nel campo dell impiantistica, con una elevata specializzazione nell ambito delle energie rinnovabili e dell efficienza energetica. La struttura opera attraverso 3 divisioni principali: ENGINEERING TECHNICAL ADVISORY ASSET MANAGEMENT

3 LE NOSTRE DIVISIONI Valutazioni impatto ambientale e iter autorizzativi Progettazione Impiantistica, urbanistica e strutturale Due Diligences Verifiche strumentali Supervisione O&M Monitoraggio performance ENGINEERING TECHNICAL ADVISORY ASSET MANAGEMENT Direzione Lavori e Sicurezza Progettazione esecutiva Prove di accettazione (FAC PAC) Perizie assicurative Adempimenti fiscalie amministrativi

4 CERTIFICAZIONI Moroni & Partners è attenta alla qualità dei servizi offerti, al rispetto dell ambiente, all uso razionale dell energia ed alla salute e sicurezza dei lavoratori, ottenendo le seguenti certificazioni volontarie: ISO 9001/ Sistema di gestione della qualità ISO / Sistema di gestione ambientale ISO / Sistema di gestione dell energia BS OHSAS 18001/ Sistema di gestione sicurezza M&P continua e continuerà a investire in qualità, una garanzia di professionalità e competitività al servizio dei propri clienti.

5 RICONOSCIMENTI M&P è stata insignita del premio "Renewable Energy Advisory Firm of the Year - Italy 2013" dalla prestigiosa testata finanziaria Acquisition International.

6 INTERNAZIONALIZZAZIONE E MDBs Le Multi Development Banks sono tutte le banche internazionali il cui obiettivo è finanziare iniziative nei paesi emergenti. Il budget riservato ai progetti sulle rinnovabili è stato aumentato fino a raggiungere un totale di $18 miliardi destinati a finanziare prodotti e servizi nel settore REN. Le Multi Development Banks sono: -WB la World Bank attraverso i suoi 5 organismi: -IFC International Financing Corporation -IBRD International Bank of Reconstruction and Development -IDA International Development Association -MIGA Multilateral Investment Guarantee Agency -ICISD International Centre for Settlement of Investment Disputes -ADB Asian Development Bank -IADB Inter America Development Bank -EIDR European Bank for Reconstruction and Development -ADB African Development Bank M&P a partire da giugno 2014 è accreditata quale fornitrice di advisoring tecnica e servizi per l ingegneria nel settore delle energie rinnovabili presso la WB e le altre MDBs

7 M&P WORLDWIDE Current Markets Future Markets

8 OTTIMIZZAZIONE IMPIANTI OTTIMIZZAZIONE PERFORMANCE DI PRODUZIONE AUMENTO DISPONIBILITA IMPIANTO RISPETTO GARANZIE CONTRATTUALI RISPETTO NORMATIVE VIGENTI MONITORAGGIO REMOTO VERIFICHE IN CAMPO RE-ENGINEERING Monitoraggio PR impianto Analisi dati storici impianto Verifica tempistiche di intervento O&M Verifica garanzie di performance O&M Verifica performance d impianto Verifica stato componenti Verifica stato opere accessorie Verifica operazioni O&M Verifica Health & Safety Simulazione dinamica situazione As-Built Simulazione dinamica situazione post upgrades Analisi economica costibenefici

9 MONITORAGGIO REMOTO

10 SISTEMI DI MONITORAGGIO INTEGRATI CON L INVERTER REALIZZATI SU SPECIFICA VANTAGGI Soluzioni chiavi in mano Costi contenuti Eventuale integrazione con quadri di campo (se predisposti) VANTAGGI Alta possibilità di personalizzazione hardware e software Utilizzo di sensoristica ad elevata precisione ed affidabilità SVANTAGGI Precisione legata all hardware inverter Scarsa possibilità di personalizzazione hardware e software SVANTAGGI Costi di installazione elevati Manutenzione complessa GENERALMENTE ADATTI A PICCOLI IMPIANTI GENERALMENTE ADATTI A GRANDI IMPIANTI

11 SISTEMI DI MONITORAGGIO CAMPO FV QUADRI DI CAMPO INVERTER CONTATORE CENTRALINA METEO Corrente di stringa [Adc] Tensione di stringa [Vdc] Stato fusibili Energia [kwh] Potenza [kw] Corrente [A] Tensione [V] Diagnostica Energia [kwh] Irraggiamento solare [kwh/m 2 ] Temperatura ambiente e/o retro modulo [ C] DATALOGGER Acquisizione dati Storage dati WEB Elaborazione e visualizzazione dati (calcolo PERFORMANCE RATIO) Generazione allarmi

12 SOLARIMETRI VS PIRANOMETRI SOLARIMETRO PIRANOMETRO TECNOLOGIA Risposta spettrale dipendente dalla cella di riferimento (Si, A-Si..), tipicamente nm Misura di tutto lo spettro della radiazione solare nm CLASSIFICAZIONE E TARATURA Nessuna normativa di riferimento specifica Classificazione secondo ISO 9060 Taratura secondo ISO 9847 CONDIZIONI AMBIENTALI Elevato scostamento misura all aumentare della temperatura (> ΔT=70 C) Scostamento misura all aumentare della temperatura trascurabile (< ΔT = 70 C) COSTO Contenuto Elevato

13 SOLARIMETRI VS PIRANOMETRI Stralcio Guida CEI 82-25

14 TARATURA SENSORI Risulta più che consigliabile verificare periodicamente la taratura dei sensori presenti in campo mediante confronto con un sensore di riferimento (Piranometro Secondary Standard) Sensore in prova Sensore di riferimento

15 ANALISI DATI STORICI DATI STORICI SCADA Irraggiamento sul piano dei moduli Temperatura ambiente e/o moduli Energia in uscita dai gruppi di conversione (monitoraggio) Dati contatori fiscali DATI CONTRATTUALI Contratto O&M Report interventi O&M ANALISI DATI Individuazione fermi impianto Individuazione fault sistema di monitoraggio Verifica risoluzione problematiche VERIFICA RISPETTO CONDIZIONI CONTRATTUALI Performance garantite Disponibilità impianto garantite Tempi di interventi garantiti

16 VERIFICHE IN CAMPO

17 VERIFICHE IN CAMPO Le operazioni sono costituite da una serie di ispezioni visive e verifiche strumentali di dettaglio periodiche volte a rilevare problematiche in merito a tre aspetti principali. ISPEZIONI VISIVE VERIFICHE STRUMENTALI Problematiche in materia di Health & Safety Problematiche di durabilità dei materiali Problematiche di produzione energetica

18 ISPEZIONI VISIVE PRODUTTIVITA E DURABILITA Moduli e strutture Controllo dello stato delle strutture di supporto e dei sistemi di fissaggio dei moduli fotovoltaici; Controllo dello stato dei quadri di campo e delle relative apparecchiature Controllo delle targhe e delle etichettature. Cablaggi Controllo del tipo e della posizione dei cavi utilizzati; Controllo di eventuali danneggiamenti superficiale; Controllo della corretta identificazione dei cavi e dei circuiti elettrici

19 ISPEZIONI VISIVE PRODUTTIVITA E DURABILITA Quadri elettrici Verifica integrità connessioni e crimpature; Verifica dell integrità e dell adeguatezza delle protezioni Verifica integrità e adeguatezza fusibili Controllo delle targhe e delle etichettature. Inverter e trasformatori Verifica corretta installazione delle apparecchiature; Verifica corretto funzionamento dei comandi Verifica del corretto funzionamento dell impianto di ventilazione Verifica integrità cabine e locali tecnici; Controllo delle targhe e delle etichettature.

20 ISPEZIONI VISIVE HEALTH & SAFETY L analisi contempla la verifica della completezza e della conformità della documentazione richiesta dalla normativa e il rispetto delle condizioni di sicurezza sul posto di lavoro. Gli aspetti dell impianto oggetto dell analisi sono i seguenti: Cabine e locali tecnologici Opere Civili Strutture di sostegno e moduli Documentazione in materia di sicurezza

21 ISPEZIONI VISIVE HEALTH & SAFETY Materiale di risulta Pozzetto danneggiato INDICE PRIORITA 2 INDICE PRIORITA 1

22 ISPEZIONI VISIVE HEALTH & SAFETY Zona diffusa d impaludamento Scavo antistante l accesso all impianto INDICE PRIORITA 2 INDICE PRIORITA 1

23 ISPEZIONI VISIVE HEALTH & SAFETY Cavo scollegato Cavi non correttamente fissati alle strutture INDICE PRIORITA 2 INDICE PRIORITA 2

24 ISPEZIONI VISIVE HEALTH & SAFETY Sistema di ancoraggio compromesso Area con distaccamento dei pannelli INDICE PRIORITA 1 INDICE PRIORITA 1

25 SICUREZZA E LEGGE In materia di segnaletica, l art. 163 del D.Lgs. 81/2003, recante Obblighi del datore di lavoro, dispone che il datore di lavoro, una volta valutati i rischi, deve far ricorso alla segnaletica di riferimento conformemente a quanto prescritto negli allegati da XXIV a XXXII del medesimo decreto, o comunque deve adottare tutte le misure necessarie alla salvaguardia della sicurezza secondo la particolarità del lavoro, l esperienza e la tecnica. In caso di violazione delle menzionate disposizioni, il datore di lavoro viene punito con l arresto da tre a sei mesi o con l ammenda da 2.740,00 a 7.014,40. in caso di morte o lesioni colpose gravi, si applicano rispettivamente gli artt. 589 e 590 del codice penale. In particolare l art. 589 dispone, in materia di prevenzione degli infortuni sul lavoro, che chiunque cagioni, per colpa,lamortediunapersonaèpunitoconlareclusioneda2a7anni. In caso di lesioni gravi e gravissime, invece, l art. 590 prescrive per le lesioni gravi la reclusione da 3 mesi ad un1annoolamultada500,00a2.000,00euro,perlesionigravissimelareclusioneda1atre anni. Nel caso in cui all interno di un impianto fotovoltaico avviene un incidente, da cui ne scaturisce una lesione gravissima o addirittura la morte, la responsabilità è sempre in capo al rappresentante legale dell impianto, il quale avrebbe dovuto valutare i rischi relativi alla sistemazione dei luoghi di lavoro così come prescritto dal D.Lgs. 81/2008.

26 ANALISI TERMOGRAFICA Moduli fotovoltaici con presenza di surriscaldamenti localizzati (hot-spots). Problema rilevabile mediante termografia a infrarossi.

27 ANALISI TERMOGRAFICA L analisi termografica mostra anche l effetto sui moduli fotovoltaici di fenomeni di ombreggiamento causati da oggetti esterni e interni all impianto fotovoltaico. Il perdurare del fenomeno, oltre al calo delle performace può causare danni permanenti alle celle fotovoltaiche.

28 ANALISI TERMOGRAFICA Le verifiche termografiche possono essere effettuate anche con l ausilio di droni UAV (Unmanned Aerial Vehicle) radio controllati e manovrati da personale professionale opportunamente formato.

29 MISURA CURVA I-V Moduli fotovoltaici con performance minori di quanto riportato nei dati di targa. Problema rilevabile mediante misura curva I-V e/o analisi di laboratorio. Valore reale Valore di targa

30 MISURA CURVA I-V MODULO CORRETTAMENTE FUNZIONANTE -temperatura superficiale uniforme -corretto funzionamento elettrico MODULO CON ANOMALIA TERMICA - presenza di un Hot-Spot -malfunzionamento del pannello e forte scostamento dalle caratteristiche dichiarate dal costruttore Curva IV ideale Corrente [A] Potenza [W] Tensione [V] Curva IV misurata Milano, 3 Aprile I-V Nominale 159Pot Nominale Curva caratteristica I-V di un modulo correttamente funzionante Curva caratteristica I-V di un modulo affetto da hot-spot

31 DERATING INVERTER Derating di potenza inverter dovuta a elevate temperature in cabina (T> 40 C) L efficienza di conversione tipicamente decresce all aumentare delle temperature di un valore compreso tra il 3% e 8% su base annuale.

32 EFFICIENZA INVERTER La prova ha lo scopo di valutare l efficienza dell inverter nella conversione dell energia prodotta dal campo fotovoltaico (CC) in quella destinata all immissione in rete (CA).

33 POTENTIAL INDUCED DEGRADATION Il PiD (Potential Induced Degradation) è un fenomeno causato dall eccessiva differenza di potenziale negativa tra le celle del modulo e la cornice, solitamente collegata a terra per motivi di sicurezza. Come conseguenza si ha una riduzione delle performance dei moduli. CURVA CARATTERISTICA I-V STRESS TEST A ELETTROLUMINESCENZA 1000V Riduzione del FF PRIMA DEL TEST DOPO IL TEST Riduzione del Voc

34 SNAIL TRACK «Snail track» o «bava di lumaca» è un fenomeno che si manifesta con la comparsa di alterazioni cromatiche sulla superficie dei moduli cristallini, che possono essere individuate tramite dettagliate ispezioni visive.

35 SOLAR TRACKERS VERIFICA DATI DI IRRAGGIAMENTO CAPTATO VERIFICA RISPOSTA APPARATI ELETTROMECCANICI PROBLEMATICHE SOFTWARE PROBLEMATICHE HARDWARE

36 VERIFICHE STRUTTURALI Una cattiva progettazione può condurre al collasso delle strutture in presenza di eventi atmosferici straordinari. Tali eventi possono portare al distacco dell intero impianto.

37 VERIFICHE STRUTTURALI Le verifiche strutturali riguardano anche la qualità dei materiali scelti, generalmente acciaio galvanizzato o alluminio. Sono stati rilevati frequenti fenomeni di corrosione che possono pregiudicare la durabilità delle strutture di supporto.

38 REGIMAZIONE ACQUE L assenza o la cattiva progettazione delle opere di regimazione delle acque superficiali può comportare fenomeni di dilavamento del terreno superficiale o ristagni che, nei casi peggiori, possono inficiare la stabilità delle strutture di sostegno, la percorribilità della viabilità interna e la sicurezza delle cabine.

39 REGIMAZIONE ACQUE E possibile risolvere i problemi di regimazione delle acque tramite la progettazione e la realizzazione di un sistema di canali di scolo e di smaltimento delle acque.

40 RE-ENGINEERING

41 RE-ENGINEERING LE ATTIVITÀ DI RE-ENGINEERING APPLICATE AL FOTOVOLTAICO CONSISTONO NELL IDENTIFICAZIONE DI SOLUZIONI PROGETTUALI CRITICHE E DEI RELATIVI INTERVENTI DI UPGRADE, AL FINE DI OTTIMIZZARE LE PERFORMANCE D IMPIANTO

42 RE-ENGINEERING Analisi tecnica (Due Diligence) Identificazione di soluzioni progettuali critiche Identificazione e ingegnerizzazione degli upgrades Simulazione dinamica performance in condizioni As-Built Simulazione dinamica performance in condizioni upgraded Stima costi upgrades BENEFICI COSTI Business plan

43 BUSINESS CASE (CPV) Potenza Nominale: 930 kwp Tipologia impianto: Fotovoltaico a concentrazione (CPV) Principali servizi eseguiti: Due Diligence tecnica Studio ottimizzazione impianto Progettazione upgrades Supervisione realizzazione upgrades Monitoraggio performance

44 BUSINESS CASE (CPV) PRINCIPALI PROBLEMATICHE RISCONTRATE: Problemi di condensa e opacità specchi Deformazioni strutturali anomale Difetti sistema di puntamento dei trackers Derating inverter per temperatura cabina Problemi sistema di monitoraggio (trasmissione dati) Performance Ratio basso (70%)

45 BUSINESS CASE (CPV) MODELLAZIONE E SIMULAZIONE IMPIANTO AS BUILT Modellazione caratteristiche tecniche generali impianto Modellazione specifica delle criticità riportate Simulazione software dinamica Producibilità annua attesa 905,2 MWh

46 BUSINESS CASE (CPV) UPGRADES PROPOSTI A SEGUITO DI RE-ENGINEERING: Problemi di condensa e opacità specchi Deformazioni strutturali anomale Difetti sistema di puntamento dei trackers Derating inverter per temperatura cabina Problemi sistema di monitoraggio Sostituzione moduli difettosi Analisi FEM e progettazione interventi strutturali Revisione software e sostituzione componenti difettosi Progettazione sistema di ventilazione cabina Ripristino delle corrette impostazioni di sistema

47 BUSINESS CASE (CPV) ANALISI COSTI DI UPGRADE: Sostituzione moduli difettosi Deformazioni strutturali anomale Revisione software e sostituzione componenti difettosi Progettazione sistema di ventilazione cabina Ripristino delle corrette impostazioni di sistema COSTO: 0 (coperto da garanzia) COSTO: COSTO: COSTO: COSTO FERMO IMPIANTO: 1 giorno FERMO IMPIANTO : 8 giorni FERMO IMPIANTO : 3 giorni FERMO IMPIANTO : non necessario FERMO IMPIANTO : non necessario TOTATE COSTI DI UPGRADE:

48 BUSINESS CASE (CPV) MODELLAZIONE E SIMULAZIONE IMPIANTO UPGRADED Modellazione caratteristiche tecniche generali impianto Modellazione specifica delle criticità riportate Simulazione software dinamica Resa energetica annua stimata: 1.041,5 MWh Upgraded Performance Ratio 80,1 %

49 BUSINESS CASE (CPV) ANALISI ECONOMICA Resa energetica annua (prima degli upgrade): 905,2 MWh Incremento produzione Resa energetica annua (dopo gli upgrade): 1.041,5 MWh Ricavi da tariffa incentivante: 298 /MWh Ricavi da vendita energia: 50 /MWh annuale: 136,3 MWh Benefici economici: /y Payback time: 2 anni Flussi di cassa cumulati (18 anni): ,20 COSTO INTERVENTI DI UPGRADE:

50 BUSINESS CASE (CPV) MONITORAGGIO POST INTERVENTI A seguito dell esecuzione degli interventi migliorativi sono state monitorate le performance d impianto, al fine di verificare l efficacia degli upgrades. P.R. impianto ottimizzato P.R. Prima degli interventi

51 BUSINESS CASE (FV) Potenza nominale: 504 kwp Tipologia impianto: fotovoltaico fisso a terra Principali servizi eseguiti: Due Diligence tecnica Studio ottimizzazione impianto Progettazione upgrades Analisi economica

52 BUSINESS CASE (FV) PRINCIPALI CRITICITA RISCONTRATE Moduli FV difettosi Difetti su fusibili e connessioni Ombre da oggetti interni all impianto Ombre da oggetti esterni all impianto Performance Ratio basso (65%)

53 BUSINESS CASE (FV) MODELLAZIONE E SIMULAZIONE IMPIANTO AS BUILT Modellazione caratteristiche tecniche generali impianto Modellazione specifica delle criticità riportate Simulazione software dinamica Resa energetica annua stimata 632 MWh (1.253 kwh/kwp)

54 BUSINESS CASE (FV) UPGRADES PROPOSTI A SEGUITO DI RE-ENGINEERING: Moduli FV difettosi Difettosità fusibili e connessioni Ombre da oggetti interni Ombre da oggetti esterni Sostituzione moduli Sostituzione fusibili e serraggio Taglio erba Installazione ottimizzatori COSTO 0 (Garanzia) COSTO COSTO COSTO Fermo impianto 1 giorno Fermo impianto 1 giorno Fermo impianto nessuno Fermo impianto 7 giorni COSTO TOTALE DI UPGRADE:

55 BUSINESS CASE (FV) MODELLAZIONE E SIMULAZIONE IMPIANTO UPGRADED Modellazione caratteristiche tecniche generali impianto Modellazione specifica delle criticità riportate Simulazione software dinamica Resa energetica annua 672,8 MWh (1.335 kwh/kwp) Upgraded Performance Ratio 70,1 %

56 BUSINESS CASE (FV) ANALISI ECONOMICA Resa energetica annua (prima degli upgrade): 632,0 MWh Annual production Resa energetica annua (upgraded): 672,8 MWh Ricavi da tariffa incentivante: 346 /MWh Ricavi da vendita energia : 50 /MWh increase 40,8 MWh Benefici economici /y Payback time: 4 years Flussi di cassa cumulati (17 anni): ,60 COSTO INTERVENTI DI UPGRADE :

57 BUSINESS CASE (FV) , , , , ,00 0, , ,00 Flussi di cassa e tempo di ritorno dell'intervento di ottimizzazione Impianti appartenenti al II, III e IV C.E.: - Intervento valido - Tempi di ritorno compresi tra 4 e 5 anni Impianti appartenenti al V C.E.: - Intervento non valido - Tempi di ritorno compresi tra 13 e 14 anni II C.E. III C.E. IV C.E. V C.E. IPOTESI DI CALCOLO - Tipologia impianto: fotovoltaico fisso a terra -Potenza nominale: 504 kwp -Costo dell intervento: ,00 -Anno di intervento: 3 anno di esercizio dell impianto -II C.E.: 346 /MWh -III C.E.: 303 /MWh (impianto entrato in esercizio in data successiva al 30/04/2011 ed entro il 31/08/2011) -IV C.E.: 236 /MWh (impianto entrato in esercizio ad agosto 2011) -V C.E.: 124 /MWh (tariffa omnicomprensiva)

58 PROCEDURE AMMINISTRATIVE

59 PROCEDURE AMMINISTRATIVE Analisi tecnica (Due Diligence) Analisi tecnica soluzioni di ottimizzazione impianto Comunicazione preventiva al GSE Comunicazione preventiva all Ente competente Implementazione soluzioni tecniche di ottimizzazione Fermo restando che, come previsto dalla normativa, ogni singolo impianto fotovoltaico incentivato deve essere caratterizzato da un unico punto di connessione alla rete elettrica, non condiviso con altri impianti fotovoltaici; si specifica che ogni variazione di configurazione impiantistica che possa determinare l aumento della potenza del medesimo impianto, deve essere opportunamente comunicata al GSE ai fini dello svolgimento delle proprie istruttorie pena l eventuale sospensione o decadimento dal diritto degli incentivi. News GSE del 13 Giugno 2013

60 VERIFICHE GSE Il recente DM 31/01/2014 disciplina le modalità di controllo e le sanzioni previste per gli impianti RES che godono di incentivi. OGGETTO DEI CONTROLLI: Caratteristiche tecniche di opere, macchinari e apparecchiature installate Configurazione impiantistica e processo di produzione di energia elettrica Strumentazione di misura dell energia e contabilizzazione dell energia Documentazione a corredo dell impianto (tecnica e autorizzativa) VIOLAZIONI RILEVANTI presentazione al GSE di dati non veritieri o di documenti falsi inosservanza delle prescrizioni contenute nel provvedimento del GSE relativo all esito dell attività di controllo indisponibilità della documentazione da tenere presso l impianto manomissione degli strumenti di misura dell energia incentivata alterazione della configurazione impiantistica, non comunicata al GSE, finalizzata ad ottenere un incremento dell energia incentivata interventi di rifacimento e potenziamento realizzati in difformità dalle norme di riferimento ovvero da quanto dichiarato in fase di richiesta dell incentivo inefficacia del titolo autorizzativo utilizzo di componenti contraffatti ovvero rubati DECADENZA INCENTIVI E RESTITUZIONE SOMME PERCEPITE E CONSIGLIABILE ESEGUIRE UN CONTROLLO DELLA DOCUMENTAZIONE PRIMA DELL ESECUZIONE DELLE VERIFICHE DA PARTE DEL GSE

61

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