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Adattare i moduli fotovoltaici all’installazione finale

Non solo estetica, potenza e dimensioni. In fase di progettazione di impianti fotovoltaici i parametri tecnici dei moduli devono sposarsi con le condizioni specifiche di una determinata installazione

 

Quando si progetta un impianto fotovoltaico sia che si tratti di una piccola installazione residenziale, che di un impianto su scala commerciale -industriale o di una grande centrale su scala utility, è importante che tutti i componenti lavori in perfetta sinergia. Come non sbagliare? Lo spiega Jerzy Rudnicki, Senior Product Manager di Risen Energy in un editoriale pubblicato su Rinnovabili.it. La prima questione da considerare, scrive Rudnicki, è cosa influisce sulla resa di un impianto fotovoltaico. Sia i fattori esterni, come le condizioni meteorologiche, il posizionamento e il collegamento dei pannelli, l’ombreggiamento, lo sporco, l’affidabilità dell’inverter ecc. che quelli relativi ai moduli stessi. In questo secondo caso è necessario fare attenzione a 4 criteri, i cui valori possono essere facilmente reperiti nelle schede di catalogo disponibili: l’efficienza del modulo, l’efficienza del retro (fattore bifacciale) nel caso di pannelli bifacciali, il coefficiente di temperatura e la perdita di efficienza. Ma non solo.

Perché non è consigliabile utilizzare moduli fotovoltaici ad alta potenza in installazioni residenziali?

Iniziamo con un’installazione su tetto residenziale. I moderni moduli per micro installazioni sono di dimensioni relativamente ridotte e relativamente leggeri. Ad esempio, il modulo Risen RSM40-8-410M (410 W) pesa 21 kg e, se posizionato verticalmente a terra, è alto al massimo quanto il suo installatore (175 cm). Tali parametri faciliteranno l’installazione su tetti dalle forme limitate e spesso complicate (si pensi alle pendenze e all’ombreggiatura). Un modulo grande non solo sarà più difficile da spostare fino al tetto, ma avrà anche opzioni di montaggio limitate (ad esempio, opzioni di montaggio orizzontali limitate).

Un altro problema è la compatibilità con l’inverter. I moduli di grandi dimensioni hanno spesso parametri di corrente aumentati, adattati agli inverter su scala utility. Il realtà tali pannelli possono essere collegati a un piccolo inverter domestico e funzionerà nella maggior parte dei casi. Sfortunatamente, l’efficienza di tale installazione, specialmente nelle giornate di sole, sarà limitata e senza alcun ritorno per gli utenti.

Perché non utilizzare moduli fotovoltaici a bassa potenza per installazioni commerciali e su larga scala?

A parte il fatto che spesso i moduli delle piccole installazioni sono monofacciali – quindi, in pratica perderemmo il potenziale vantaggio del retro dei bifacciali – il loro utilizzo in grandi progetti aumenterebbe inutilmente i costi indirettamente legati ad essi. Stiamo parlando di cavi, lavori di sterro o persino strutture di supporto.

Quali sono queste spese extra?

E’ necessario osservare la topologia di un tipico impianto fotovoltaico. I moduli fotovoltaici sono collegati in serie in stringhe e queste sono solitamente collegate direttamente all’inverter. Una struttura residenziale avrà una di queste stringhe, al massimo due. Una commerciale ne avrà molti. Per questo motivo, ottimizzandone i costi, si cercherà di progettare stringhe con il maggior numero possibile di moduli, in modo che, a parità di potenza totale dell’impianto, il numero delle prime sia il più basso possibile. Ogni stringa è collegata singolarmente all’inverter. Aumentando le sue dimensioni a scapito della sue quantità, otterrai un risparmio. La dimensione massima della stringa dipende dai parametri di tensione dei moduli stessi, dove il limite è la tensione massima consentita dell’inverter sul lato CC.

Facendo i calcoli, possiamo vedere che per realizzare un impianto ad esempio con una potenza di 4 MW, utilizzando i moduli delle piccole installazioni precedentemente menzionati, RSM40-8-410M con una potenza di 410 W, dovremmo costruire 295 stringhe con una dimensione massima (33 moduli per stringa). Utilizzando i moduli più diffusi con una potenza superiore di 550W e tecnologia delle celle M10 (182mm), ridurremo efficacemente il numero minimo di stringhe, raggiungendo anche i 4 MW di potenza installata.

Un’ulteriore analisi mostra allo stesso modo il vantaggio dei moduli con celle G12 grandi (210 mm) rispetto alle M10 più piccole. Ebbene, i moduli con tecnologia G12, aventi la stessa potenza, ma una corrente più alta e una tensione più bassa, ridurranno nuovamente il numero necessario di stringhe.

L’ultimo elemento è aggiungere al confronto un modulo di tipo N ad alta efficienza con tecnologia ad eterogiunzione (HJT), ad esempio il modello RSM110-8-575-BHDG, G12 con una potenza di 575W. Qui otteniamo un numero di stringhe simile a quello del caso precedente, ma poiché siamo di fronte ad una notevole differenza di efficienza a favore dell’HJT, a parità di potenza di progetto, nel caso di moduli HJT occuperemo circa il 4,35% di terreno in meno. E, grazie a questo, risparmieremo su cavi, lavori di sterro e costruzione.

Link: https://www.rinnovabili.it/energia/fotovoltaico/adattamento-moduli-fotovoltaici-tipo-installazione

RSM40-8- 410 m RSM144-9- 550-BMDG RSM110-8- 550-BMDG RSM110-8- 575-BHDG
Potenza modulo [W] 410 550 550 575
Tecnologie dei moduli fotovoltaici G12 –
PERC tri- cut		 M O-PERC
half-cut		 G12 – PERC
half-cut		 G12-HJT half- cut
Superficie del modulo [m2 ] 192 258 261 261
Voltaggio V0c [V] 419 498 3.832 4.136
Corrente modulo Impp [A] 1.176 1.304 1.722 166
Efficienza del modulo (O/o) 21,30°/o 21,30°/o 21°/o 22°/o
Potenza fotovoltaica totale in moduli [MW] 4 MW
Numero massimo di moduli in una stringa
(Tm in = _ 5oc)		 33 27 35 33
Potenza massima di una stringa di moduli [kW] 13530 14850 19250 18975
Numero minimo di stringhe 295 269 207 210
Numero totale di moduli 9735 7263 7245 6930
Riduzione della superficie edificata [0/o ] Riferimento -4,35°/o

Risen Energy, quando fotovoltaico fa rima con innovazione

I moduli fotovoltaici più grandi garantiscono una riduzione dei costi per investitori e sviluppatori ma sono altrettanto sicuri e affidabili? Una nuova ricerca condotta da Risen Energy dimostra di sì
L’industria fotovoltaica ha imboccato una strada precisa. Una strada fatta di componenti ad alta potenza e grandi dimensioni (ma spessori ridotti) assieme ad architetture cellulari in grado di ottenere il massimo dai semiconduttori impiegati. La tecnologia predominante è quella dei moduli di grandi dimensioni realizzati con celle solari da 210 e 182 mm, che da soli hanno ormai conquistato oltre l’80 per cento del mercato fotovoltaico. Quota che dovrebbe raggiungere il 93,2 per cento entro la fine di quest’anno (dati della China Photovoltaic Industry Association).
I formati più grandi garantiscono una riduzione dei costi per investitori e sviluppatori ma sono altrettanto sicuri e affidabili? Una nuova ricerca condotta da Risen Energy ha dimostrato di sì. La società, che oggi si occupa di ricerca e sviluppo ed è tra le più grandi aziende manifatturiere del comparto fotovoltaico, ha messo alla prova la resistenza ai carichi termomeccanici dei suoi moduli Titan da 2384×1303 mm composti da mezze celle da 210 mm (modulo 210-66 celle).
Per l’industria si tratta di un aspetto fondamentale: i pannelli, a seconda dell’orientamento, subiscono naturalmente diverse sollecitazioni durante la vita operativa. Elementi, ad esempio, come neve e vento rappresentano fattori di stress non indifferenti, che a lungo andare rischiano di danneggiare il telaio o provocare microfessure nelle celle in prodotti non accuratamente progettati.
Per smentire i timori legati ad una maggiore deformazione meccanica in corrispondenza di una maggior superficie, la Risen Energy ha confrontato le prestazioni dei moduli più grandi, basati su mezze celle da 210 mm (2384×1303 mm), con quelle dei moduli più piccoli composti da mezze celle da 182 mm (2278×1134 mm).
I test, condotti presso un laboratorio certificato China National Accreditation Service for Conformity Assessment, hanno mostrato risultati ben più che soddisfacenti. Non solo, infatti, non si è registrata alcuna differenza in termini di deformazione – nelle stesse condizioni di carico – tra i due prodotti quando dotati di un telaio in alluminio, ma addirittura quelli più ampi hanno mostrato una deformazione significativamente inferiore sostituendo l’alluminio con l’acciaio.
Queste ultime strutture di sostegno vantano eccellenti prestazioni anche sotto stress dinamico. I moduli con telaio in acciaio legato ad alta resistenza di Risen Energy sono in grado di resistere a condizioni meteo estreme. Testati nella galleria del vento dal Centro di certificazione CGC di Pechino, hanno sopportato raffiche di livello 18, pari ad una velocità di 61,7 m/s, senza perdere di affidabilità ed efficienza. Il risultato rappresenta un vantaggio concreto per l’adattabilità del fotovoltaico solare ai mutevoli modelli meteorologici di oggi. Ed è grado di far avanzare l’orizzonte tecnologico del solare garantendogli uno spazio in siti fino a ieri preclusi per condizioni ambientali più estreme. Non solo. L’adozione di telai in acciaio legato ad alta resistenza aiuta anche il settore a ridurre ulteriormente la propria impronta, dal momento che questa lega, a differenza dell’alluminio, è una risorsa abbondante e la sua lavorazione è meno energivora.

link:https://www.rinnovabili.it/energia/fotovoltaico/risen-energy-innovazione-tecnologica-energia-fotovoltaica/