Come ridurre le perdite di fotovoltaico in ombra o altre condizioni sfavorevoli

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pannelli contro ombra
Photo by American Public Power Association on Unsplash

Il progetto tedesco Solar Park 2.0 mira a ridurre le perdite di efficienza per gli impianti di fotovoltaico che siano soggetti a condizioni sfavorevoli come ombra, sporco o usura.

Un impianto fotovoltaico può essere soggetto a numerose condizioni sfavorevoli come l’esposizione all’ombra, l’usura di alcune componenti o la tendenza a sporcarsi di polvere o altri elementi ambientali. Se le prospettive del settore energetico sono di implementare progressivamente la quota di rinnovabili utilizzate, è necessario trovare soluzioni a impedimenti di questo genere, e in questo campo si sta concentrando la ricerca del tedesco Karlsruhe Institute of Technology (KIT)- L’istituto ha ideato il progetto Solar Park 2.0 che, nelle intenzioni di Nina Munzke e degli altri ricercatori che ci stanno lavorando, potrebbe garantire una maggiore efficienza al settore fotovoltaico anche in casi di impianti parzialmente in ombra, consentendo di poter generare energia solare anche in aree non particolarmente estese o caratterizzate da alta densità demografica.

L’iniziativa è stata sovvenzionata dal Ministero Federale dell’Economia e della Protezione del Clima e coinvolge una rete di partner accademici e del mondo delle imprese. Il lancio è avvenuto nel luglio 2022 e per i prossimi tre anni i ricercatori coinvolti dovranno trovare un sistema in grado di far funzionare gli impianti di energia solare anche in condizioni di ombra: “Vogliamo aumentare la produzione di energia degli impianti solari in condizioni sfavorevoli, come ombra, sporco o invecchiamento, ottimizzando l’efficienza e la resa energetica”, ha detto Munzke.

Pannelli solari all’ombra? Potrebbe non essere più un problema

Nel calcolo delle porzioni di ombra che possono insistere su un sistema fotovoltaico vanno tenute presenti una serie di specifiche del funzionamento degli impianti: per funzionare al meglio della sua capacità, un modulo deve lavorare al Maximum Power Point – MPP, il suo punto di massima potenza. In questo caso, la produzione sarà più elevata e il parco solare avrà il massimo rendimento possibile. Il MPP però non è un punto stabile, perché è influenzato da una serie di condizioni esterne quali la temperatura del pannello solare, la posizione rispetto al sole, se c’è dell’ombra, anche solo parziale. Serve quindi avere la capacità di regolare costantemente la tensione. Questo intervento viene attuato con una serie di MPPT: ottimizzatori specializzati il cui ruolo è cercare sempre la massima potenza. Questo processo avviene nell’inverter centrale dell’impianto, per cui se si dà il caso di stringhe formate da moduli solari legati tra loro, la perdita di ogni singolo pannello è estesa a tutta la struttura a stringhe.

Come risolvere il problema della riduzione di conversione della luce in energia?

Qui intervengono le ricerche del KIT, che attraverso il progetto Solar Park 2.0 sta sperimentando un nuovo circuito detto High Efficiency Low Effort MPPT (HiLEM) che dovrebbe sostituire le scatole utilizzate per collegare in parallelo le stringhe.

Attraverso la parthership con l’Università di scienze applicate di Karlsruhe e le società BRC e PREMA, è stato possibile combinare il lavoro di circuito HiLEM con nuovi prototipi di ottimizzatori di potenza: in questo modo si può inseguire la massima potenzia sia sulle stringhe sia sui moduli: “Questo non solo aumenta il rendimento dell’impianto fotovoltaico, ma anche la vita utile. Allo stesso tempo, i costi operativi vengono ridotti“, ha spiegato Lukas Stefanski, ricercatore del KIT. 

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