July 2012

Niente potere all’ombra

Il nuovo OptiTrac Global Peak consente un funzionamento efficiente degli impianti solari parzialmente ombreggiati

Non sempre è possibile evitare che abbaini, camini o alberi proiettino la loro ombra sugli impianti FV. Tuttavia non tutte le ombre sono uguali e inoltre gli effetti sul rendimento di energia annuale sono spesso sopravvalutati drasticamente: con il nuovo OptiTrac Global Peak e una buona progettazione le perdite di rendimento tipiche sono tuttavia inferiori al 2% l’anno.
Le cifre attualmente pubblicate sulla stampa specializzata potrebbero senz’altro spaventare: gli ombreggiamenti sui moduli FV causerebbero oltre il 30% di perdite di rendimento. Valore realistico o semplicemente esagerato? Per rispondere a questa domanda occorre osservare dapprima il periodo preso in considerazione. Ad un’analisi più attenta ci si accorgerà che le perdite di rendimento paventate rappresentano solo valori momentanei che non rispecchiano dunque il rendimento annuale di un impianto. I motivi sono molteplici: un ombreggiamento non dipende solo dalla posizione, dalla dimensione e dal tipo di oggetto che la provoca, ma anche dal meteo, dall’ora del giorno e dalla stagione. Perché una luce indiretta non provoca quasi ombreggiamenti mentre in estate e a mezzogiorno le ombre sono più corte che in inverno o di mattina/pomeriggio. A ciò si aggiunge che gli ombreggiamenti sono perlopiù limitati nel tempo, quindi non influiscono permanentemente sul rendimento di energia.

L’effetto degli ombreggiamenti è pertanto sovrastimato

La conclusione è dunque tranquillizzante: l’effetto degli ombreggiamenti viene decisamente sovrastimato. In particolare al momento del massimo rendimento, dunque in estate e a mezzogiorno, il loro effetto sugli impianti FV ben progettati è davvero minimo per via della perpendicolarità dell’irraggiamento solare. A tal proposito SMA ha eseguito ampi calcoli di simulazione, tra i quali, l’esempio di un tetto con orientamento a sud e abbaino collocato centralmente (fig.1). Sono state valutate due varianti: una con forte ombreggiamento, dove i moduli FV arrivano fino in prossimità dell’abbaino e una con ombreggiamento leggero dove viene rispettata la distanza di montaggio suggerita. Con un dimensionamento ragionevole, quindi con stringhe azionate separatamente per moduli ombreggiati e non ombreggiati, per l’impianto fortemente ombreggiato si stima una perdita di rendimento massima pari al 18,2%. Nella variante leggermente ombreggiata le perdite invece erano solo del 5,4%.

Fig. 1: Il rendimento di energia annuale di un impianto con ombreggiamento leggero e forte funzionante con un inseguitore MPP tradizionale e con OptiTrac Global Peak confrontato con un impianto non ombreggiato.

La qualità dell’inseguitore MPP è fondamentale

Gli effetti dell’ombreggiamento sono decisamente più ridotti rispetto a quanto affermato, ciononostante continuare a ridurli resta per SMA un obiettivo importante. L’inseguitore MPP dell’inverter influisce in modo decisivo sul rendimento energetico di un impianto parzialmente ombreggiato. Il suo compito consiste nel far funzionare il modulo FV ad esso assegnato sempre alla massima potenza per conseguire dunque il suo MPP (Maximum Power Point). Se i singoli moduli di una stringa vengono ombreggiati, su una curva di potenza della stringa si generano improvvisamente più MPP. Naturalmente, per definizione vi è solo un punto con potenza massima, tuttavia possono essere presenti altri MPP locali ad una certa distanza (fig. 2). Il divario di tensione e la differenza di potenza dei singoli MPP dipendono dal numero di moduli ombreggiati, dalla lunghezza di stringa e dalla differenza dell’intensità di irraggiamento nell’area in ombra e in quella non in ombra.

Fig. 2: Curva di potenza della stringa di moduli in presenza di ombreggiamento di diversa intensità.

Un successo globale: OptiTrac Global Peak

L’inseguitore MPP dell’inverter deve quindi raggiungere possibilmente sempre l’MPP globale della stringa parzialmente ombreggiata e non “restare ancorato” solo a un punto di potenza massimo locale. A livello di potenza, quest’ultimo può infatti essere decisamente più contenuto rispetto alla potenza massima globale. È proprio in questo punto che la novità OptiTrac Global Peak si distingue dai tradizionali inseguitori MPP. Grazie all’identificazione sicura della potenza massima globale, OptiTrac Global Peak può infatti sfruttare quasi completamente l’energia disponibile di una stringa parzialmente ombreggiata (fig. 3). Come dimostra chiaramente la simulazione del rendimento annuale dei due impianti d’esempio, il rendimento annuale dell’impianto leggermente ombreggiato con OptiTrac Global Peak è inferiore solo dell’1,3% rispetto alla variante non ombreggiata. E perfino l’impianto fortemente ombreggiato fornisce con OptiTrac Global Peak appena il 2,9% in meno di energia l’anno. Ciò corrisponde a un aumento del rendimento pari al 19% o a una riduzione delle perdite da ombreggiamento pari all’84%.

Fig. 3: Rendimento di energia in un giorno senza nubi: un risultato decisamente superiore grazie a OptiTrac Global Peak.

Una scelta opportuna in singoli casi: l’inverter modulare

Naturalmente in alternativa è anche possibile integrare le aree parzialmente ombreggiate del generatore tramite inverter modulari che consentono un inseguimento MPP personalizzato a livello dei moduli. Questa soluzione è tuttavia sensata solo per singoli moduli particolarmente interessati dall’ombreggiamento. Per i restanti la soluzione migliore è la comprovata tecnologia a stringa e un inseguimento MPP eccellente: lo dimostrano in modo inconfutabile le differenze di rendimento estremamente ridotte rispetto all’impianto non ombreggiato nel confronto. Con l’acquisto della piattaforma tecnologica OKE per inverter, SMA pone i presupposti per poter offrire in futuro una soluzione professionale anche per singoli moduli caratterizzati da forte ombreggiamento, completando in questo modo il proprio portafoglio di prodotti.

Il tuo know-how resta fondamentale

Oltre alla qualità della tecnologia impiegata, resta tuttavia particolarmente importante la progettazione professionale dell’impianto fotovoltaico da parte tua in quanto professionista del settore. Per informazioni dettagliate sul dimensionamento ottimale di impianti fotovoltaici parzialmente ombreggiati, puoi scaricare una pubblicazione sul tema “Gestione dell’ombreggiamento” dal sito www.SMA-Solar.com. Insieme ai prodotti innovativi di SMA, potrai qui trovare la soluzione adatta per ogni impianto fotovoltaico.

Informazioni integrative

Per tenere ridotte al minimo le perdite di rendimento, occorre soddisfare i seguenti requisiti:

1. Raggruppamento dei moduli ombreggiati in una stringa separata, azionata tramite un inseguitore MPP dedicato (impiego di un inverter multistringa)

2. Impiego di un inverter con range di tensione di ingresso particolarmente ampio, poiché la tensione MPP di stringhe con ombreggiamento parziale si riduce

3. Azionamento della stringa parzialmente ombreggiata con un sistema di monitoraggio che riconosca le situazioni di ombreggiamento e reagisca correttamente (OptiTrac Global Peak)

Pertanto, a partire dal 2° trimestre 2010 gli inverter dei tipi Sunny Boy 3000TL, 4000TL e 5000TL sono stati equipaggiati con OptiTrac Global Peak (l’ammodernamento è possibile anche tramite aggiornamento del software).

Sommario

  1. L’effetto degli ombreggiamenti è pertanto sovrastimato
  2. La qualità dell’inseguitore MPP è fondamentale
  3. Un successo globale: OptiTrac Global Peak
  4. Una scelta opportuna in singoli casi: l’inverter modulare
  5. Il tuo know-how resta fondamentale
  6. Informazioni integrative

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