Che cos’è la riduzione dell’efficienza in condizioni di basso irraggiamento?
La sempre maggiore importanza attribuita alle potenze nominali più alte e alla maggiore produzione elettrica dei pannelli, ha recentemente introdotto nella letteratura di settore, l’uso di un nuovo concetto che probabilmente vi sarà capitato di incontrare in presentazioni o schede tecniche – “la riduzione dell’efficienza in condizioni di basso irraggiamento”.

I limiti delle STC (Standard test conditions -condizioni standard di test) per definire il comportamento di un pannello fotovoltaico

La potenza nominale di un modulo fotovoltaico si ottiene testandolo nelle condizioni standard, che sono:

* Irraggiamento di 1000W/m²

* Massa d’aria : 1.5G

* Temperatura del modulo : 25°C

 

Questo perché per ogni tipo di test, c’è la necessità di definire dei criteri comuni per poter avere degli elementi di confronto. Oltre a conoscere quelli che sono i parametri standard, è altresì importante conoscere i limiti potenziali di un test, soprattutto quando vengono prese in considerazione condizioni esterne.

 

La cronaca recente del settore automobilistico ci offre un esempio eclatante di quelle che possono essere le differenze tra condizioni di test e condizioni di utilizzo reali, in questo caso specifico relativamente alle emissioni di CO2.

 

Nel caso del fotovoltaico, il limite principale delle condizioni standard di test è sicuramente l’irraggiamento. I pannelli vengono testati con un irraggiamento pari a 1000W/m2, quando in realtà opereranno in ambienti con differenti livelli di irraggiamento durante l’intero arco dell’anno, così come illustrato per la città di Parigi dal grafico sotto riportato.

Le perdite dell’efficienza possono portare anche ad una differenza del 10% nella producibilità energetica annuale.

Grunow et al.

Si tende inoltre a considerare l’efficienza del modulo fotovoltaico in condizioni di basso irraggiamento come il principale fattore di influenza della produttività elettrica di un impianto.

 

Il basso irraggiamento in pratica

Il concetto di “riduzione di efficienza in condizioni di basso irraggiamento” nasce per spiegare che tipo di comportamento aspettarsi da un modulo fotovoltaico sottoposto a diversi livelli di irraggiamento, così da poter valutare a priori la produzione elettrica e la redditività di un impianto.

 

Se da un lato sappiamo che al diminuire dell’irraggiamento la corrente di un modulo decresce linearmente e che il voltaggio si abbassa in maniera logaritmica, dall’altro non tutti i pannelli si comportano allo stesso modo.

 

Il grafico di seguito riportato è tratto da uno studio commissionato da Sunpower nel 2013 e fornisce visivamente un quadro delle differenze che si possono osservare. L’efficienza dei moduli fotovoltaici, ovvero la loro capacità di trasformare in elettricità i raggi del sole, varia a seconda dell’irraggiamento.

Uno dei meriti di questo tipo di studio è anche quello di evidenziare come la tendenza a considerare un modulo uguale all’altro, al di là del prezzo, sia assolutamente semplicistica.

Dallo studio si evince che, nel migliore dei casi, si ha una perdita dell’efficienza a 200W/m2 di irraggiamento di almeno il 3% (i moduli HE Tec aleo registrano invece una perdita inferiore al 2%).

 

Da dove viene?
La perdita di efficienza di un modulo fotovoltaico in condizioni di basso irraggiamento è dipende principalmente dalla resistenza si shunt (RSH) e dalla resistenza di serie (RS). Quest’ultima si manifesta nel passaggio della corrente tra lo strato emettitore e la base inferiore della cella , mentre la resistenza di shunt si manifesta tra i contatti metallici e il back sheet o la parte inferiore e superiore della cella.

 

Differenti perdite di efficienza in condizioni di basso irraggiamento
La perdita di efficienza varia a seconda del tipo di cella e dal fornitore delle celle stesse. Differenti livelli di perdite di efficienza sono riscontrabili addirittura in celle dello stesso tipo e dello stesso produttore. Le perdite dell’efficienza possono portare anche ad una differenza del 10% nella producibilità energetica annuale. La vera sfida del produttore, quindi, è quella di assicurare la massima efficacia dei processi di selezione dei materiali.

 

Cosa comporta per i project developers – prestare attenzione alle schede tecniche

La prima cosa da considerare è che due schede tecniche simili appartenenti a due differenti produttori non implicano necessariamente quasi mai la stessa produzione elettrica.

 

Questo ci porta alla seconda considerazione legata alla simulazione della produzione energetica. Ci sono davvero molti software nel mercato che aiutano gli installatori o i project developers a stimare la produzione elettrica di progetti fotovoltaici. Se da un lato i margini di tolleranza sono molto bassi, tuttavia la perdita di efficienza in condizioni di basso irraggiamento aggiunge un’ulteriore difficoltà: gli attuali software considerano delle resistenze di shunt (RSH) e resistenze di serie (RS) standard e uguali per tutti per cui non riescono a mettere in luce la reale differenza tra i vari pannelli solari.

 

Sarebbe quindi auspicabile, per coloro che dimensionano impianti, mettere insieme quante più informazioni possibili dai produttori relativamente alla perdita di efficienza in condizioni di basso irraggiamento e producibilità elettrica dei loro moduli. Così da creare uno studio interno che consideri anche misurazioni sul campo e che aiuti ad accrescere la propria conoscenza e comprensione dell’argomento.

 

 

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Sources

[1]: Roberto S. Faranda, Hossein Hafezi, Sonia Leva, Marco Mussetta and Emanuele Ogliari, The Optimum PV Plant for a Given Solar DC/AC Converter, 2015, Energies

 

[2]: ]: P. Grunow, S. Lust, D. Sauter, V. Hoffmann, C.Beneking, B.Litzenburger, L. Podlowski, Weak light performance and annual yields of PV modules and systems as a result of the basic parameter set of industrial solar cells, 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June 2004, Paris, France