Il tuo impianto fotovoltaico ha prestazioni insufficienti? Una guida all'applicazione e alla configurazione dell'ottimizzatore

Nelle applicazioni pratiche della generazione di energia fotovoltaica (PV), problemi quali ombreggiatura, differenze nell'orientamento dei moduli e degradazione dei moduli spesso portano a una diminuzione della produzione di sistema. La ricerca indica che l'ombreggiatura può causare perdite di generazione di energia fino al 70% (Fonte ①: NREL). In particolare quando un modulo specifico è in ombra, la corrente e la potenza in uscita dell'intero circuito in serie possono diminuire significativamente. È qui che entrano in gioco gli ottimizzatori fotovoltaici. Regolano la corrente in uscita dei moduli interessati tramite circuiti di controllo CC-CC interni, ottenendo l'adattamento della corrente con altri moduli e riducendo efficacemente le perdite di generazione dovute alla mancata corrispondenza. Questo articolo descriverà in dettaglio le esigenze applicative specifiche per gli ottimizzatori fotovoltaici sia nelle installazioni esistenti che in quelle nuove, nonché le soluzioni che forniscono.

Misure chiave per migliorare la produzione negli impianti fotovoltaici esistenti

Per gli impianti fotovoltaici operativi, il retrofitting con ottimizzatori è senza dubbio una strategia di aggiornamento cruciale. Questa tecnologia non solo aumenta significativamente la produzione del sistema, ma fornisce anche un forte supporto per il funzionamento stabile a lungo termine dell'impianto. Ecco alcuni scenari applicativi tipici:

Retrofitting di vecchi impianti (senza sostituzione dei moduli) Alcuni impianti più vecchi, operativi da molti anni, spesso subiscono un calo della produzione dovuto all'invecchiamento dei moduli, al degrado delle prestazioni e ai cambiamenti nell'ambiente di lavoro. Secondo la ricerca, l'efficienza di generazione di energia dei moduli che invecchiano può diminuire fino al 20% (Fonte ②: IEA), che porta a gravi problemi di disallineamento. L'installazione di ottimizzatori può non solo risolvere questo problema, ma anche recuperare la generazione persa nella massima misura. Inoltre, la funzionalità di monitoraggio a livello di modulo consente il tracciamento in tempo reale delle prestazioni del modulo, consentendo l'identificazione precisa dei moduli problematici e risparmiando tempo di manutenzione.

Retrofitting di vecchi impianti (sostituzione completa dei moduli) In genere, gli impianti costruiti prima del 2018 prevedono di sostituire i vecchi moduli con quelli più recenti. Durante questa sostituzione, le modifiche alle dimensioni dei moduli possono causare ombreggiamenti (come illustrato di seguito), con conseguente perdita di potenza. Sulla base dell'esperienza di progetto di Sheng Gao, i sistemi che utilizzano la tecnologia di ottimizzazione possono migliorare significativamente la generazione complessiva in presenza di ombreggiamenti, con incrementi medi del 15% o più.

I nuovi moduli più grandi potrebbero causare ombreggiatura

Retrofitting di vecchi impianti (sostituzione parziale dei moduli) Con il rapido sviluppo della produzione di moduli, quando i moduli in impianti più vecchi devono essere sostituiti a causa di danni, spesso si trovano ad affrontare il dilemma del produttore originale che non produce più le stesse specifiche. La semplice sostituzione di moduli danneggiati con moduli di mercato attuali e popolari può portare a problemi di disallineamento all'interno della stessa stringa di moduli. Per affrontare questa sfida, il retrofitting con ottimizzatori emerge come una scelta più economica ed efficace, eliminando efficacemente i fenomeni di disallineamento e garantendo l'efficienza dell'impianto.

Mitigazione dell'ombreggiatura Gli impianti fotovoltaici hanno in genere una durata di vita fino a 25 anni, durante la quale gli ambienti circostanti possono cambiare. Edifici di nuova costruzione, alberi trapiantati o apparecchiature aggiuntive sul tetto possono introdurre problemi di ombreggiamento per i moduli fotovoltaici. In tali casi, l'applicazione di ottimizzatori è particolarmente importante. Utilizzando la tecnologia degli ottimizzatori, l'impatto dell'ombreggiamento sulla produzione del sistema può essere notevolmente ridotto, recuperando le perdite causate dall'ombreggiamento.

Raccomandazioni di configurazione di ottimizzazione per nuove installazioni

Per gli utenti che non hanno ancora installato sistemi fotovoltaici, la configurazione proattiva degli ottimizzatori è altrettanto significativa. Sin dalla fase iniziale di pianificazione e progettazione dell'impianto, gli ottimizzatori dovrebbero essere presi in considerazione per garantire elevata efficienza, stabilità e capacità di generazione di energia intelligente fin dall'inizio. I seguenti scenari sono particolarmente adatti per l'installazione di ottimizzatori fotovoltaici:

Strutture di tetti complesse Uno dei fattori principali che determinano la scala dell'installazione fotovoltaica sul tetto è l'orientamento del tetto. Moduli nella stessa stringa orientati in due direzioni diverse possono causare perdite di potenza. Gli ottimizzatori fotovoltaici consentono a ciascun modulo di funzionare al suo punto di massima potenza, senza essere influenzato dagli altri moduli nella stessa stringa, massimizzando così l'utilizzo dello spazio sul tetto.

Problemi di ombreggiatura L'ombreggiatura dei tetti circostanti può causare perdite di produzione di energia nei sistemi fotovoltaici. Anche piccole ombre di alberi o linee aeree possono avere un impatto significativo sulla produzione complessiva dell'impianto. Gli ottimizzatori fotovoltaici utilizzano MPPT (Maximum Power Point Tracking) a livello di modulo per ottimizzare in modo indipendente i moduli ombreggiati, migliorando così la produzione complessiva del sistema.

Ambienti naturali variabili Anche fattori ambientali comuni come l'accumulo di polvere, gli escrementi di uccelli e la neve possono influenzare notevolmente la produzione di energia degli impianti fotovoltaici. Se il tuo tetto si trova in un'area con condizioni naturali variabili, potrebbe portare a prestazioni inferiori nella generazione di energia fotovoltaica. L'installazione di ottimizzatori può affrontare efficacemente queste sfide, garantendo una generazione di energia stabile.

Requisiti di sicurezza e manutenzione I sistemi fotovoltaici generano tensione in modo continuo e i sistemi che non possono effettuare disconnessioni di sicurezza a bassa tensione in caso di guasti o incendi presentano rischi per la sicurezza. Gli ottimizzatori fotovoltaici possono identificare tempestivamente i potenziali rischi tramite il monitoraggio a livello di modulo e completare lo spegnimento rapido entro 15 secondi, riducendo la tensione a livelli di sicurezza e garantendo la sicurezza sia del sistema fotovoltaico che del personale addetto alla manutenzione.

In sintesi, gli ottimizzatori fotovoltaici svolgono un ruolo fondamentale nel potenziare la produzione dei sistemi fotovoltaici, garantire la sicurezza e facilitare la manutenzione. Che si tratti di impianti fotovoltaici operativi o nuovi, il retrofitting con ottimizzatori in scenari specifici è una scelta saggia.

Fonte:

① Prestazioni fotovoltaiche NREL: https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② Programma IEA sui sistemi di energia fotovoltaica: https://iea-pvps.org/