TERMOGRAFIA IMPIANTI FOTOVOLTAICI IN ALTA RISOLUZIONE CON FLIR MSX

L'analisi con termocamera ad infrarosso sta assumento sempre maggiore rilevanza nell'ambito delle verifiche tecniche sugli impianti fotovoltaici. Ma cosa è possibile rilevare tramite questa analisi dei moduli fotovoltaici? Quando una cella non funziona o non genera energia perché non sta ricevendo le radiazioni solari, potrebbe essere polarizzata inversamente. Si comporterà quindi come se stesse effettuando una carica anziché come un generatore, il che potrebbe comportare un'elevata dissipazione di calore. Questa situazione è facilmente individuabile con l'impiego di una termocamera. 

I pannelli fotovoltaici possono essere ispezionati con una termocamera dalla parte anteriore o posteriore del pannello. Quest'ultimo tipo di ispezione presenta il vantaggio di evitare problemi connessi ai riflessi solari o ai riflessi dovuti alla bassa radianza associata alla superficie cristallina del pannello o ad una scatola di giunzione posteriore difettosa. In ogni caso, la termografia consente di identificare rapidamente e a distanza i pannelli con punti caldi. Quindi di procedere rapidamente alla soluzione di problematiche relative a perdite di produzione tramite riparazione o sostituzione dei moduli fotovoltaici difettosi.

Vediamo quali possono essere i principali difetti rilevabili con la termografia:

1) HOT SPOT (pulti caldi, dovuti a celle difettose, rotte o malfunzionanti)

L'Hot-Spot è un fenomeno tipicamente degenerativo che colpisce alcuni moduli fotovoltaici. Esso si manifesta durante il funzionamento dell'impianto, anche in condizioni di modesto irragiamento, a causa di ombreggiamenti parziali dei moduli o sporcizia localizzata su singole celle fotovoltaiche. La sua manifestazione esteriore più evidente è l'aumento considerevole della temperatura della cella affetta dal problema con temperature locali che possono tranquillamente superare i 100°C. Si veda l'immagine seguente:

Come si può notare, la cella di colore giallo, ovvero quella più calda, ha una differenza di temperatura di circa 31°C rispetto alle altre celle del modulo fotovoltaico. Approfondendo l'analisi con il rilievo della curva I-V del modulo (ovvero misurando la perdita di efficienza dello stesso modulo fotovoltaico) si potrà scoprire quanto la cella danneggiata abbassi la potenza complessiva prodotta e si potrà valutare l'eventuale sostituzione in garanzia (se in corso di validità) dello stesso modulo.

2) Effetto PID (Potential Induced Degradation)

Si sta verificando, nell'ultimo periodo, un riscontro da parte di installatori e gestori di impianti di perdita di potenza e conseguentemente di energia prodotta, negli impianti fotovoltaici. Questo fenomeno è noto in letteratura fin dal 1970 ed è  stato successivamente studiato, analizzato e testato nel giugno del 2011 dal Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics il quale  ha pubblicato i risultati di un test, secondo i quali il PID è responsabile di una riduzione di potenza pari quasi al 70%. 

Questo fenomeno si verifica in particolare nel modulo FV che si trova più vicino al polo negativo (figure 1 e 2). Il potenziale (tensione a terra) delle celle solari è solitamente compreso tra −200 V e −350 V, a seconda della lunghezza di una stringa e del tipo di inverter utilizzato. La struttura dei moduli FV indica invece un potenziale di 0 V, poiché deve essere messa a terra per motivi di sicurezza.

A causa di questa tensione elettrica tra celle solari e struttura può accadere che gli elettroni si stacchino dai materiali utilizzati nel modulo FV e fluiscano nella struttura messa a terra (figura 1). Ciò lascia una carica (polarizzazione), che può modificare in modo negativo la curva caratteristica delle celle solari (figura 2). Si è evidenziato che tali polarizzazioni sono per lo più reversibili. Pertanto le si distingue da effetti irreversibili, come corrosione e normale invecchiamento.

Di seguito è possibile osservare la termografia di un modulo fotovoltaico affetto da PID:

Come si può notare le celle più vicine al bordo del modulo sono più surriscaldate, indice di una perdita di potenza delle stesse celle per effetto PID. Eseguendo l'analisi I-V dello stesso modulo si pò osservare il calo dovuto al difetto rilevato con la termografia (rendimento modulo sceso a -49,83%) :

In conclusione si può affermare che l'ispezione ad infrarossi (IR) degli impianti fotovoltaici consente di individuare rapidamente potenziali difetti a livello di cella e di modulo e possibili problemi di interconnessione elettrica. Le ispezioni vengono svolte in condizioni operative normali e non richiedono lo spegnimento dell'impianto. Le ispezioni con una termocamera - a partire dal controllo qualità nella fase di installazione, seguito da regolari controlli - facilitano un monitoraggio semplice ma completo delle condizioni dell'impianto. Ciò contribuirà a conservare la funzionalità dei pannelli solari e a prolungarne la durata. L'uso di termocamere per le ispezioni dei pannelli solari migliorerà pertanto drasticamente il ritorno sull'investimento della società.

Scarica un rapporto termografico di esempio eseguito su alcuni moduli fotovoltaici.

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Attenzione: in data 07/11/2011 il CEI ha pubblicato (già in vigore) la variante V1 alla Guida CEI 82-25. 

Sottolineamo quindi l'importanza della conformita degli strumenti utilizzati per le verifiche tecniche sui moduli fotovoltaici alle nuove norme CEI 82-25 variante V1 e che eventuali misure condotte con strumenti NON conformi comporterà l'esecuzione di misure NON conformi alla normativa vigente. Quindi le verifiche non risulteranno utilizzabili per eventuali fini legali o di richiesta riparazione/sotituzione in garanzia verso la casa produttrice.