Produzione pannelli fotovoltaici Riduzione dei rendimenti causa ombreggiaura

L’ombra parziale è stata individuata come una delle principali cause di riduzione del rendimento energetico degli impianti fotovoltaici connessi alla rete . L’impatto della configurazione del sistema applicata sulla resa energetica degli array parzialmente in ombra è stato ampiamente discusso. Tuttavia, c’è ancora molta confusione soprattutto per quanto riguarda il grado ottimale di modularità per tali sistemi. Presso KU Leuven è stato installato unimpianto fotovoltaicoda 5 kWpIl sistema è composto da tre sottosistemi indipendenti: inverter centrale, inverter di stringa e un certo numero di moduli CA. Durante tutto l’anno, parti dell’impianto fotovoltaico sono ombreggiate dalla vegetazione e da altri ostacoli circostanti. Le dimensioni degli ostacoli all’ombra sono state registrate e le perdite prevedibili dell’ombra sono state stimate applicando diversi approcci. Sulla base dei risultati di quasi 2 anni di monitoraggio analitico, l’impianto fotovoltaico viene valutato in relazione alle perdite di ombreggiamento e alla loro dipendenza dalla configurazione dell’impianto prescelta. I risultati indicano che con ostacoli di forma irregolare vicini all’array fotovoltaico, la simulazione stima le perdite di ombreggiamento in modo piuttosto impreciso. Nelle posizioni degli array che risentono principalmente di una riduzione dell’orizzonte visibile da parte di ostacoli lontani dall’array fotovoltaico, una simulazione restituisce buoni risultati. Non è stato possibile confermare per il sistema in esame differenze significative per quanto riguarda la tolleranza all’ombra di diversi tipi di inverter o perdite sproporzionate con stringhe di moduli lunghe. L’impatto negativo dello shadowing parziale sulle prestazioni dell’array non è da sottovalutare, ma colpisce sia i sistemi modulari che i sistemi di inverter centrali.

 

introduzione

Nei paesi industrializzati, gli impianti fotovoltaici connessi alla rete sono installati principalmente sugli edifici. L’integrazione di questi sistemi nell’ambiente edificato offre un grande potenziale di riduzione dei costi e può contribuire al valore complessivo dell’architettura urbana. Una facciata fotovoltaica ben progettata esprime la riconciliazione tra tecnologia moderna e preoccupazione ambientale, e quindi è adatta per l’applicazione nel design urbano contemporaneo.

Un’ampia esperienza con il fotovoltaico sugli edifici è diventata disponibile all’inizio degli anni ’90. Nel programma tedesco 1000-tetti-PV, avviato nel 1990, l’ombreggiamento parziale dei pannelli fotovoltaici si è rivelato uno dei motivi principali della riduzione del rendimento energetico (Decker e Jahn, 1997, Erge et al., 1998). Il programma di test sul campo giapponese avviato nel 1992 ha restituito risultati simili (Kurokawa et al., 1997b, Otani et al., 2001). Fino ad allora, l’ombreggiamento parziale era stato considerato principalmente un problema per quanto riguarda la distruzione termica delle celle solari a causa dei punti caldi. Ora, le perdite sproporzionate dovute all’ombreggiamento parziale degli array fotovoltaici sono diventate un problema.

Nel frattempo, l’impatto dell’ombra parziale sulla resa energetica del fotovoltaico è stato ampiamente discusso. Tuttavia, c’è ancora molta confusione, soprattutto per quanto riguarda il grado ottimale di modularità della configurazione del sistema.

 

Frammenti di sezione

Ombreggiamento parziale dei dispositivi fotovoltaici

L’ombreggiatura di una singola cella in una serie di celle solari porta alla polarizzazione inversa della cella in ombra. Il bias inverso e la rottura consecutiva del microplasma sono stati fisicamente descritti e modellati (Spirito e Albergamo, 1982, Bishop, 1988, Bishop, 1989). Kovach (1995) ha eseguito un’analisi approfondita della cella solare con polarizzazione inversa e ha applicato il modello di Bishop per trarre conclusioni sulla formazione di hot spot e sulla riduzione della resa degli array fotovoltaici. Per cristallini e disponibili in commercio

Allestimento impianto fotovoltaico

Il campo fotovoltaico della KU Leuven è installato su un tetto piano, disposto in tre file di moduli successive. Il sito è situato a 30  m sul livello del mare a 4,7° di longitudine orientale e 50,9° di latitudine settentrionale in un clima marittimo moderato. L’array è ombreggiato da un impianto di climatizzazione sul tetto (airco box) e dalle stesse prime file. L’orizzonte visibile è ridotto dalla vegetazione e da un edificio limitrofo, il tutto con conseguente riduzione delle rese degli array, in particolare durante l’inverno.

Sotto questi

Confronto con i risultati della simulazione

I valori del rendimento di riferimento dopo lo shadowing normalizzato sul rendimento di riferimento non ombreggiato misurati nel corso dell’anno 2001 sono, in alcune posizioni, notevolmente inferiori ai risultati della simulazione (Tabella 4). I valori della simulazione con PVcad sono ancora di poco superiori a quelli di StaSol.

L’approccio di PVcad a considerare il modulo fotovoltaico per non ricevere alcuna radiazione diretta quando è colpito anche in parte da un’ombra proiettata, suggerirebbe valori inferiori per la resa di riferimento dopo l’ombreggiatura da PVcad

Conclusioni

Sebbene siano già state condotte ricerche approfondite sull’ombreggiamento parziale dei pannelli fotovoltaici, l’impatto della configurazione del sistema fotovoltaico sulla resa energetica dei sistemi parzialmente ombreggiati non è del tutto chiaro. Questo è il motivo per cui presso la KU Leuven è stato allestito un impianto fotovoltaico parzialmente in ombra, con l’applicazione di un inverter centrale e di inverter di stringa e di modulo. L’installazione ha un rapporto di prestazione complessivo del 66%. Il rapporto di prestazione dopo lo shadowing è pari al 77%, essendo un buon valore in condizioni operative normali

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