Una nuova ricerca rivela che la riduzione dei moduli solari per stringa riduce al minimo i rischi di hotspot

Un team di ricercatori dell'Università di Surabaya in Indonesia ha condotto uno studio approfondito sui problemi operativi iniziali di una centrale solare fotovoltaica (FV) da 24,9 MW situata sull'isola di Sumatra, nell'Indonesia occidentale.

La ricerca è iniziata nell'agosto 2022, in concomitanza con la messa in servizio dell'impianto, e si è conclusa nell'agosto 2024.

Elieser Tarigan, autore principale, ha spiegato: "Il periodo operativo relativamente breve garantisce che i difetti rilevati derivino principalmente da fattori prevalenti nella fase operativa iniziale, piuttosto che dall'usura a lungo termine. La nostra ricerca è incentrata sulla classificazione e quantificazione dei diversi tipi di difetti che abbiamo osservato, come effetti hotspot, fratture del vetro, malfunzionamenti delle scatole di giunzione e vetri appannati o scoloriti, con l'obiettivo di comprendere come questi influiscano sulle prestazioni del sistema."

In totale, l'impianto solare di Sumatra comprende 64.140 pannelli fotovoltaici, ciascuno con una potenza di 390 W. Tutti questi pannelli sono installati a terra, in una configurazione in cui i moduli sono collegati in serie a formare stringhe. Ogni stringa è composta da 30 moduli collegati in sequenza.

Il ricercatore ha spiegato: "Durante le osservazioni in loco, abbiamo monitorato attentamente la tensione e la corrente di esercizio, confrontandole con le specifiche tecniche dei moduli per individuare eventuali irregolarità. Ci siamo concentrati sull'individuazione di anomalie nella potenza in uscita di specifiche stringhe di moduli. Una stringa veniva segnalata come anomala quando la potenza in uscita mostrata dall'inverter era notevolmente inferiore ai valori teorici calcolati per quella stringa nelle condizioni ambientali prevalenti. Queste anomalie sono state poi ulteriormente analizzate per determinare eventuali difetti nei moduli."

Successivamente, l'indagine sui singoli moduli ha comportato ispezioni visive accompagnate da misurazioni dirette. L'analisi più approfondita ha incorporato misurazioni dettagliate e tecniche di termografia. I dati raccolti dalle ispezioni visive e dalle misurazioni sono stati analizzati meticolosamente per accertare la prevalenza e l'entità dell'impatto di ciascun tipo di difetto.

Gli scienziati hanno spiegato: "I risultati osservazionali dimostrano che, nel periodo operativo iniziale di due anni, su un totale di 64.400 moduli fotovoltaici installati, circa 678 moduli hanno manifestato irregolarità operative causate dai vari difetti menzionati in precedenza. Il tasso di guasto osservato, pari a circa l'1,05%, sottolinea l'importanza cruciale del monitoraggio e della manutenzione in fase iniziale per salvaguardare l'affidabilità e la sostenibilità a lungo termine degli impianti fotovoltaici."

In base ai risultati, la maggior parte dei problemi è stata associata alla formazione di hotspot. Nello specifico, sono stati rilevati 350 guasti alle scatole di giunzione, si sono verificati 282 casi di rottura del vetro, sono stati notati 42 casi di rigonfiamento delle scatole di giunzione e sono stati identificati sette casi di appannamento o scolorimento del vetro. Inoltre, sono stati riscontrati anche casi di ombreggiamento causato da oggetti circostanti come alberi, pali ed edifici, nonché ombreggiamento autonomo tra i pannelli fotovoltaici.

Il Professor Tarigan ha riassunto: "La nostra analisi ha rivelato che i moduli a celle intere sono più performanti dei moduli a celle intere nell'attenuare gli effetti degli hotspot. Ciò è dovuto alla minore corrente per cella e alla configurazione migliorata dei diodi di bypass, che riduce la dissipazione del calore e le perdite di potenza. Inoltre, riducendo il numero di moduli in una stringa, si riducono efficacemente la tensione e la corrente della stringa, minimizzando così la gravità degli hotspot."