Manutenzione e diagnostica di impianti fotovoltaici

Esaenergie fornisce un servizio di manutenzione periodica e preventiva degli impianti fotovoltaici (moduli e inverter), di quelli solari termici, dei climatizzatori e delle pompe di calore. La verifica periodica del funzionamento di un impianto fotovoltaico e della sua producibilità, ad esempio, permette di controllare che il piano di rientro dell’investimento stia procedendo regolarmente. Esaenergie, attraverso una strumentazione specifica utilizzata dal personale tecnico addestrato, è in grado di evidenziare eventuali anomalie in modo da poter intervenire tempestivamente, entro i termini delle garanzie dei prodotti.
Se pensate che la produzione del vostro impianto fotovoltaico sia inferiore al previsto, contattate Esaenergie per avere maggiori informazioni sugli interventi di manutenzione preventiva o periodica

Invecchiamento e manutenzione degli impianti fotovoltaici

Si sente spesso dire che i moduli fotovoltaici sono tutti uguali: “..tanto li fabbricano tutti in Cina…”.

Di seguito, facendo tesoro della lunga esperienza acquisita da Esaenergie in oltre 10 anni di installazioni di Impianti Fotovoltaici e di manutenzione su impianti di propria e di altrui installazione, faremo una breve analisi di alcuni casi di impianti che sono stati in esercizio per qualche anno. Si noterà immediatamente come l’azione degli agenti atmosferici, coniugata ai naturali fenomeni di invecchiamento dei materiali, possa portare a dei problemi qualora non si intervenga con una adeguata attività di manutenzione e verifica degli impianti fotovoltaici. Si impone, quindi, innanzitutto una rigorosa scelta dei materiali da installare in fase di progettazione e scelta dell’impianto, in modo da partire nelle migliori condizioni possibili e con i materiali più adatti per affrontare una vita d’esercizio che dovrà essere, al minimo, di 20 anni. Rammentiamo che l’esercizio avverrà sempre all’esterno in condizioni atmosferiche assai varie, con oscillazioni di temperatura da -15°c a 70°c e più, con esposizione permanente ai raggi UV; con esposizioni a pioggia, nebbie ed umidità pressoché giornaliere.

Secondariamente, è importante un processo di manutenzione programmata e ispirato a criteri di prevenzione dei fenomeni di invecchiamento e di guasto. Non si tratterà quindi di indiscriminati programmi di lavaggio alla ricerca della massima efficienza sul breve periodo (lavaggi dei moduli eseguiti con detergenti o attrezzature non adeguate possono infatti rappresentare un danno per l’impianto), ma di eseguire a cadenze programmate operazioni di verifica dei pannelli fotovoltaici, con opportune misure elettriche se del caso, delle strutture di supporto e dell’impiantistica elettrica (inverter, quadri, ecc.) con le relative protezioni (scaricatori, fusibili, diodi di bypass, ecc).

Dal momento che la garanzia di prodotto della maggior parte dei moduli è di 10 anni, è importante tenere sotto controllo le prestazioni e controllare i moduli per identificare segnali di insorgenza di problemi per poter intervenire all’interno del periodo di garanzia del produttore, cioè in tempo per ottenere la sostituzione.

In primis, quindi, è importante non fare scelte affrettate e superficiali nella scelta dei materiali che costituiranno il proprio impianto fotovoltaico e successivamente affidarsi a personale qualificato in grado di garantire l’efficienza dello stesso. Ciò per salvaguardare l’investimento nel lungo periodo.

ESEMPIO 1

Impianto oggetto di analisi: n. 6 moduli PVT 2xx installati nel febbraio 2007
Data analisi: marzo 2010

1. Stato generale dei moduli fotovoltaici
I moduli si presentano in buono stato dal punto di vista dei materiali esterni di rivestimento. Si nota una leggera patina di sporcizia sul vetro che viene rimossa molto facilmente con acqua tiepida e con una piccola quantità di detergente saponoso neutro. L‘EVA (sottile strato di acetato di vinile) sotto il vetro è perfettamente trasparente. Il vetro è perfettamente liscio, trasparente e non presenta aloni dopo la pulizia. Il tedlar banco sotto le celle visivamente non presenta nessun segno di invecchiamento.
Si nota un accumulo di sporcizia in corrispondenza del bordo inferiore del moduli (vedi foto) che col tempo tende ad allargare l‘interstizio vetro-telaio e la giunzione a 45° del telaio. È presumibile che anche l‘anodizzazione esterna del telaio nella parte inferiore ne risenta.

2. Stato dei cavi
Dove coperti dal modulo si presentano in ottimo stato. Leggermente decolorati quelli esposti al sole. Tutte le fascette di fissaggio si sgretolano appena toccate, alcuni connettori MC sono appoggiati nel canale di scolo dell’acqua delle tegole.

3. Stato delle celle
Sono state rilevate alcune difettosità.
In primo luogo si notano in modo chiaro diversi punti di ossidazione delle piste dei collettori superficiali. In un paio di casi si è avuto anche il fenomeno di ”hot spot“, vale a dire di surriscaldamento della cella, che ha fuso e perforato il tedlar sottostante.
Inoltre diverse celle hanno diffuse alterazioni superficiali a forma lenticolare, probabilmente dovute alla delaminazione dello strato di EVA trasparente, interposto tra vetro e celle. Si nota questo fenomeno soprattutto in corrispondenza dei collettori sulle celle. Non si notano fenomeni di ossidazione generale delle bandelle e delle saldature dei collettori.

4. Stato delle strutture
In ottime condizioni.

5. Suggerimenti per programma annuale di manutenzione dell‘impianto

a) Pulizia annuale del vetro e del telaio dei moduli con acqua e soluzioni saponose neutre per non danneggiare l‘anodizzazione del telaio; se necessario, insistere nella parte inferiore della cornice anche con una spazzola con setole. La pulizia è particolarmente importante se i moduli sono posizionati su falde in cui su trovano camini che scaricano fumi ricchi di particolato come ad esempio gasolio, pellet o legna.

b) Controllo e ricerca di difetti dei moduli, specialmente nel periodo di garanzia di prodotto:

  • alterazioni della struttura del vetro in prossimità della cornice
  • ossidazione delle piste dei collettori;
  • hot spot fronte/retro (mediante foto digitale sotto il modulo);
  • delaminazioni del tedlar posteriore;
  • bolle di distacco dello strato di EVA dalle celle sotto il vetro;
  • ingiallimento dello strato di EVA;
  • cedimenti e deformazioni dei telai;
  • integrità delle scatole di giunzione (mediante foto digitale sotto il modulo).

c) Controllo dei cablaggi, dei connettori e ripristino delle fascette rotte;

d) Controllo delle strutture di supporto.

Ecco alcune immagini dell‘impianto in esame, con in evidenza alcune delle criticità riscontrate:

Due germi di hot spot
Ancora due germi di hot spot
Hot spot in stato avanzato
Tedlar perforato da hot spot in stato avanzato
Diffuse alterazioni superficiali a forma lenticolare, probabilmente dovuti a de-laminazione dello strato di EVA trasparente interposto tra vetro e celle.

ESEMPIO 2

Impianto oggetto di analisi: moduli AstroPower installati nel 2002
Data analisi: novembre 2011

1. Stato generale dei moduli
I moduli si presentano in condizioni non ottimali. Vi sono segni evidenti di invecchiamento dovuti all’azione degli agenti atmosferici, che hanno causato alterazione dell’anodizzazione dei telai, leggera opacizzazione dello strato di EVA interposto tra vetro e celle e deformazioni allo stato iniziale dei profili dei telai. Aggressione diffusa e generalizzata da parte di muffe e muschio, con conseguente accelerazione dei fenomeni di ossidazione ed invecchiamento.

Stato generale dei moduli dopo 10 anni dall’installazione
Formazione di muffe e muschio in corrispondenza dei bordi dei profili

2. Stato dei cavi e scatole di giunzione
Dove coperti dal modulo i cavi sono leggermente decolorati ma in condizioni accettabili. I cavi esposti al sole e quindi più soggetti all‘azione dei raggi UV presentano segni di deterioramento più marcato. Tutte le fascette di fissaggio in plastica sono sgretolate e assenti

Fenomeni di invecchiamento della plastica delle scatole di giunzione e del rivestimento dei cavi
Criticità dei cavi per garantire resistenze elevate di isolamento dell‘impianto

3. Stato delle celle
È la parte dei moduli dove maggiormente si manifestano le azioni di invecchiamento, decolorazione e di ossidazione.
Il fenomeno più marcato è quello della degradazione dello strato superficiale antiriflettente, particolarmente in alcune celle. Si notano anche dei segni di distacco della griglia del collettore con germinazioni di hot spot.

Nella cella centrale si notano fenomeni di ossidazione localizzata che interessano lo strato antiriflettente superficiale. Nella cella a destra fenomeni di distacco della grigli collettrice con innesco di fenomeni di hot spot

4. Stato delle strutture
Si notano ossidazioni dei bulloni di serraggio.

ossidazione dei bulloni di serraggio

DANNI CAUSATI DA GRANDINE

Dal punto di vista della resistenza alla grandine, &ergave; molto importante la scelta del vetro del pannello fotovoltaico. In tal senso, le caratteristiche principali da considerare sono quelle relative alla resistenza agli urti e quindi alla grandine. In particolare, quindi: spessore, qualit&agrqave; e trattamento termico. È altresì importante una corretta ed accurata valutazione delle condizioni di installazione per garantire la migliore configurazione in vista di eventuali impatti da grandine.

DANNI CAUSATI DA NEVE (SOVRACCARICO)

È importante il fissaggio che deve essere eseguito correttamente, rispettando le prescrizioni del costruttore.
Inoltre, la classe di resistenza dei moduli fa la differenza. Lo standard che oggi si va imponendo è di 5400 N/mq contro i moduli più economici che si limitano alla resistenza da carico neve di 2400 N/mq. Alcuni produttori propongono addirittura resistenze meccaniche superiori.

INVERTER – PROBLEMI E MANUTENZIONE

In base al modello, la durata di un inverter varia da 5 a 15 anni, anche se è possibile che i primi problemi possano sopraggiungere dopo 5-10 anni. Esiste quindi una differenza tra la durata media degli inverter e quella solitamente indicata per l‘impianto fotovoltaico (20-25 anni). Gli inverter hanno componenti elettromeccanici maggiormente soggetti a guasti, mentre altri componenti - ad es. i condensatori - sono soggetti a invecchiamento, stress, uso oltre i loro limiti operativi, shock termici, sovraccarichi, etc. Un ambiente fresco, un uso corretto e un‘attenta manutenzione possono comunque allungare la vita dell‘inverter. La garanzia sugli inverter dovrebbe essere di 10 anni o più, anche se la garanzia standard fornita dai produttori è di 5 anni, comunque estendibile a 10, 15 o 20 anni. Un buon inverter, ad ogni modo, ha ottime probabilità di durare oltre gli anni coperti da garanzia.

Esempio: fusione morsettiera inverter a causa di morsetto difettoso:





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