Ombreggiamento dei moduli solari: un problema del passato?

Impatto dell’ombreggiamento parziale sui moduli solari

Sole splendente, cielo terso e impianto fotovoltaico sul tetto: il quadro perfetto per ottenere una produzione ottimale di energia solare. Eppure i tetti completamente privi di ombreggiamento sono pochissimi: spesso, infatti, alberi, pali, antenne TV ed edifici adiacenti proiettano ombre sui moduli solari. Risultato? Presumibilmente una produzione e una resa inferiori. Tuttavia, un’analisi più attenta rivela che, in realtà, le perdite dovute all’ombreggiamento irregolare producono effetti trascurabili sulla resa annua complessiva. Fattori critici sono piuttosto la corretta disposizione dei moduli e il giusto inverter.

Sfatare un mito persistente

Molti sono ancora convinti che l’ombreggiamento dei moduli solari, causato ad esempio dalla caduta di foglie, faccia sì che l’intero impianto fotovoltaico non produca energia o ne produca pochissima. Un po’ come un tubo da giardino che, indipendentemente dal punto in cui viene schiacciato, non eroga acqua o ne eroga appena un filo. Quest’idea è ormai superata da tempo, perché la soluzione è già integrata nei singoli moduli sotto forma di diodi di bypass.

Maggiore produzione con un efficiente algoritmo di inseguimento MPP

Per ridurre al minimo le perdite da ombreggiamento o per mismatch, gli inverter di stringa o multistringa sono dotati di uno o più inseguitori del punto di massima potenza (inseguitori MPP). Idealmente, ogni stringa è provvista di un inseguitore MPP che determina continuamente il punto di lavorazione ottimale delle stringhe collegate, mantenendo così la produzione dell’impianto fotovoltaico costantemente al massimo.

Dynamic Peak Manager: gestione efficiente dell’ombreggiamento inclusa come standard

Un sistema intelligente di gestione dell’ombreggiamento, idealmente già integrato nell’inverter, garantisce la massima resa nonostante l’oscuramento parziale, il che significa che, nel layout, possono essere incluse anche le aree del tetto parzialmente in ombra. Dynamic Peak Manager di Fronius è un algoritmo intelligente di inseguimento MPP che rileva i fenomeni di ombreggiamento e ottimizza la resa a livello di stringa. A tal fine, scansiona e analizza l’intera curva di potenza della tensione a intervalli regolari di circa 10 minuti, trovando sempre il punto di lavorazione più efficiente dell’impianto fotovoltaico (punto di massima potenza globale).

Esempio di ombreggiamento da camino

Una simulazione di ombreggiamento effettuata con un software indipendente mostra che la perdita annua è minima.  Fondamentalmente occorre considerare due diverse categorie di perdita.

Perdita da ombreggiamento parziale specifico per modulo: a causa di vari oggetti che generano ombra – in questo caso un camino – la luce solare viene bloccata e colpisce meno i moduli solari. Questa ridotta incidenza della luce non può essere ottimizzata da alcun inverter, ottimizzatore di potenza o microinverter; l’unica soluzione è rimuovere l’oggetto che fa ombra.

Al contrario, la perdita per mismatch, cioè la perdita di interconnessione nelle stringhe, può migliorare significativamente con un algoritmo di inseguimento MPP intelligente: come mostra la tabella, grazie a Dynamic Peak Manager, la perdita per mismatch è inferiore di circa due terzi rispetto alla perdita da ombreggiamento a livello di modulo.

Risultati dell’ombreggiamento su base annua derivanti dalla simulazione con moduli solari disposti orizzontalmente

I risultati della simulazione mostrano chiaramente che l’ombreggiamento parziale specifico per modulo comporta una perdita percentuale molto più elevata (circa il 0.18%) rispetto alla perdita per mismatch (circa il 0.06%). Se l’inverter che funge da cuore dell’impianto fotovoltaico è dotato di un efficiente inseguimento MPP e di una gestione intelligente dell’ombreggiamento (come tutti gli inverter Fronius), si ha la certezza di rese ottimali anche in condizioni ambientali difficili e di una perfetta armonia tra hardware e software senza componenti o costi aggiuntivi.

Un ottimizzatore di potenza può essere una soluzione?

Nonostante gli ottimizzatori di corrente continua possano migliorare la resa dell’impianto in caso di ombreggiamento, raramente si rivelano economicamente vantaggiosi: infatti, un ottimizzatore cerca di migliorare un singolo modulo con il suo MPP individuale. Controllando la tensione a livello di modulo, un ottimizzatore di potenza offre sicuramente dei vantaggi, soprattutto in caso di ombreggiamento leggero, ma soltanto se non vengono attivati i diodi di bypass.

I convertitori CC/CC, in quanto componenti aggiuntivi, anche in modalità standby richiedono e consumano energia che dev’essere prima co-generata dall’impianto fotovoltaico. Di conseguenza, la resa aggiuntiva ottenuta è spesso inferiore e non giustifica i maggiori costi di investimento. Inoltre, i numerosi componenti aggiuntivi che devono essere collocati su ciascun modulo riducono l’affidabilità complessiva dell’impianto fotovoltaico e quindi aumentano la probabilità di guasti.